Đố án quá trình thiết bị sấy gỗ thông 10000 m3 trên ngày

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

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU KHOA: HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN THỊ TIẾN THIỀU

Sinh viên thực thiện: MÔNG ĐÀM THUẬN

LÃ VĂN NAM TRẦN QUỐC KỲ

Lớp : DH11H1

Khóa: 2011

TP Vũng tàu , ngày….tháng … năm …

LỜI NÓI ĐẦU

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

Hiện nay trong nhiều lĩnh vực gỗ ngày càng được sử dụng rộng rãi đa dạng và phongphú 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 càngcao và đòi hỏi chất lượng tốt Để gỗ có chất lượng tốt thì kỹ thuật sấy gỗ đóng một vai tròrất quan trọng

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

LỜI CÁM ƠN

NGUYỄN NGỌC PHÚ, khoa CN nhiệt – điện lạnh

Cô NGUYỄN THỊ TIẾN THIỀU đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình giúp chúng em hoàn thành đề tài này

MỤC LỤC

Trang

1.1 Vai trò của độ ẩm trong gỗ và mục đích sấy gỗ 5-6

2.1 Tính chất của gỗ liên quan đến quá trình sấy gỗ 10-192.2 Những hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trình sấy gỗ 19-27

4.1 Chọn nguyên liệu chế độ sấy

4.2 Xác định lượng nước bay hơi từ gỗ

4.3 Thông số của tác nhân sấy

4.4 Nhiệt lượng tiêu thụ và quá trình sấy thực tế

4.5 Môi chất truyền nhiệt

4.6 Tính chọn calorifer

4.7 Đường ống dẫn hơi và đường ống dẫn nước ngưng4.8 Thiết bị tách nước ngưng

4.9 Thiết bị phun ẩm

4.10 Sơ đồ đường hơi và đường nước ngưng

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN KHÍ ĐỘNG LÒ SẤY

5.1 Khí động học đối với quá trình sấy gỗ

5.2 Tính trở lực hầm sấy

5.3 Chọn quạt và xác định công suất của quạt

5.4 Tính toán ống dẫn khí và thoát khí

CHƯƠNG 1:

PHƯƠNG PHÁP SẤY GỖ

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

1.1.1 Vai trò của độ ẩm trong gỗ

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

bị phá huỷ và phân hoá gỗ, biến gỗ tươi thành gỗ mục nát làm phân bón cho đất nhườngchỗ 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 vàkhông 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 vàbiến dạng hình thể sản phẩm cần gia công, làm mất màu, nứt nẻ và giảm chất lượng thànhphẩm

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 congvênh có khả năng chống được nấm mốc, tránh được sự mất màu cũng như chịu đựngđược sự phá hoại của côn trùng, gỗ càng khô thì độ dẫn điện dẫn nhiệt càng thấp, nhiệt trịtăng lên Khi gỗ khô dễ thấm tẩm các chất cần thiết nhằm chống mối mọt, làm tăng thờigian 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 khácnhau

Khi sấy trong những nhà máy xẻ gỗ thì mục đích của việc sấy gỗ là ngăn ngừa sựphá huỷ gỗ, ngăn ngừa sự tấn công của côn trùng, làm giảm trọng lượng của gỗ trongkhâu 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 chovật 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 liệucông 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 mộtkhâu 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 đểloại ẩm ra khỏi gỗ Có thể loại ẩm ra khỏi gỗ bằng các thiết bị cơ học như: lọc áp suấtcao, vít tải ép, máy ly tâm Các phương pháp trên sử dụng rộng rãi để ép nước trong vỏcây, 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 đầumẩu gỗ hai điện cực của một nguồn điện một chiều Ẩm sẽ dịch chuyển từ cực âm sangcực dương rồi thoát ra ngoài.

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

Quá trình sấy gỗ trong công nghiệp được tiến hành ở áp suất khí quyển, trong côngnghiệp thường không dùng phương pháp sấy chân không và sấy áp suất cao bởi vì rất khólàm 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 đượcgọi là quá trình bốc hơi Khi sấy sự sinh hơi xảy ra trong vật liệu có nhiệt độ của ẩm béhơn 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 kíchthước gỗ, thời gian sấy có thể kéo dài từ một đến ba năm, ta có thể tăng cường độ sấybằng 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 khínóng trong thiết bị sấy Các phương pháp sấy phổ biến hiện nay là:

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

Phương pháp này được áp dụng chủ yếu trong công nghiệp, ưu điểm của nó làcường độ sấy cao, cho phép điều chỉnh trong phạm vi rộng, đạt được bất kỳ độ ẩm cuốicùng nào của gỗ, ít bị khuyết tật và cho phép tiến hành sấy quanh năm, không phụ thuộcvào 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 khôngkhí nóng nhưng nếu khói đốt không được phân loại ra kỹ thì nó làm ảnh hưởng vàobuồng sấy sẽ làm biến đổi màu gỗ và dễ gây cháy gỗ cần sấy.

c Sấy đối lưu bằng hơi quá nhiệt

Tương tự như sấy bằng không khí nóng nhưng phương pháp này có nhiệt độ tácnhân sấy lớn hơn 100 0C, quá trình sấy nhanh hơn tuy nhiên chất lượng và độ bền của gỗgiảm 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 Mỡdầu mỏ là chất thải trong công nghiệp hóa dầu, nếu mỡ ở nhiệt độ lớn hơn 120 ÷ 1300Cthì thời gian sấy gỗ nhanh hơn 5 ÷ 7 lần so với các phương pháp sấy trên Tuy nhiênphương 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 đểsấy gỗ làm tà vẹt, làm trụ điện

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

Phương pháp này dựa trên tính dẫn điện kém của gỗ, gỗ được đưa vào hai bản kimloại 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 gỗlàm 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 từtrường có thể rút ngắn từ 50 ÷ 60 lần so với các lò sáy bình thường

h Sấy bằng dòng điện một chiều

Dìm gỗ vào trong nước có axít yếu, cho dòng điện một chiều đi qua nước, dọctheo gỗ ướt xuất hiện dòng điện một chiều mạnh trong nước làm gỗ bị nung nóng và ẩmthoát 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 phươngpháp sấy đối lưu với tác nhân sấy là không khí nóng (như đã được trình bày ở trên) nêntrong tính toán và thiết kế ta chọn phương pháp sấy này

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

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

+ Hướng tiếp tuyến: Hướng tiếp xúc với vòng năm

+ Hướng trục: Hướng dọc theo trục của cây

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

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

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

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

Nếu gỗ có thớ xiên hoặc có thớ vặn gọi là gỗ vặn thớ, khi sấy gỗ loại này thườngxảy 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 Cấutạo 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 làcolocdimixen cấu tạo từ chuỗi phân tử cenllulose có hướng chủ yếu dọc theo thân cây,đường kính mixen từ 5 ÷ 20 µm, chiều dài có thể khác nhau Trong những mô gỗ bị ngậpnước những mixen này đã bị ngăn cách bởi những lớp nước mỏng và cấu trúc trên đượcgọi là chuỗi mixen, tuy nhiên nước không thể thấm vào những phần tử mixen Khi giảmnước 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 nhiềuđến quá trình sấy gỗ

2.1.2 Độ ẩm của gỗ

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

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

khô kiệt

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

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

Khả năng hút và thoát hơi nước của gỗ phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đốicủa không khí Khi nhiệt độ giảm càng nhanh gỗ hút hơi nước càng mạnh và khi độ ẩmkhông 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 ẩmcủa gỗ không đổi

Thực nghiệm xác nhận rằng: Ở trong không khí bão hoà ϕ = 100 %, độ ẩm của cácloại 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 ( 0<ϕkk<100% ) 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 mộtthời 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 bằngcủa các loại gỗ khác nhau không bao giờ bằng nhau Vì thế quá trình khô đi của mẫu gỗkhông phải là quá trình ngược lại của quá trình hút ẩm của mẫu gỗ ấy, khi đạt đến cânbằng 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 đổitheo đường biểu diễn quá trình khô

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 ảnhhưởng đến khối lượng riêng của gỗ, đến sự cháy và khả năng thấm tẩm các dịch thể vàogỗ

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

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 khácnhau

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 chấtgỗ: Cường độ gỗ, sức co giãn, khả năng dẫn điện của gỗ,.v.v

+ Khi gỗ có W gỗ = 0 ÷ W

bhtg thì hiện tượng giãn nở phát sinh, cường độ gỗgiảm, hệ số dẫn nhiệt tăng

+ Khi gỗ có W gỗ = W

bhtg 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

bhtg thì thể tích, cường độ gỗ, khả năng dẫn điện, dẫn nhiệtvẫn 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:

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 trongkhông khí, W gỗ > 42%

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

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

+ Gỗ khô tuyệt đối: Gỗ được sấy cho đến khi ngừng thoát ẩm ở t =101 ÷ 105 0C.Tùy thuộc chức năng của gỗ, người ta chia gỗ ra thành các loại sau:

+ Gỗ ẩm: gỗ không được sấy và tách ẩm

+ Gỗ vận chuyển: có độ ẩm bé hơn 22% thì gỗ này vẫn bị nấm phá hoại

+ Gỗ sử dụng: độ ẩm phụ thuộc vào điều kiện vận hành và sử dụng

Độ ẩm của gỗ khô kỹ thuật không phải bao giờ cũng bằng gỗ sử dụng, trong quátrình chế biến độ ẩm của gỗ sẽ tăng lên khi nào gọt lớp gỗ khô ở ngoài hoặc khi dán Bởivậy người ta hạ độ khô của gỗ kỹ thuật thấp hơn từ 1÷3%, nghĩa là sấy gỗ khô kỹ thuậtkhô hơn gỗ khô sử dụng

b Tính chất dẫn nhiệt của gỗ

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

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

Theo chiều hướng khác nhau thì hệ số dẫn nhiệt λ theo chiều dọc lớn hơn 2 lần sovới chiều ngang thớ

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

Khi độ ẩm của gỗ: W gỗ = W

bhtg = (28 ÷30) % thì λgỗ =λH2O.

Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi nhiệt độ cao, lớp không khí cách nhiệt tốt trong cáckhoảng trống của vật liệu bị thay thế bởi lớp hơi nước dẫn nhiệt tốt Mặt khác, ở nhiệt độcao 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 ∆λ = 1,47.Vr - 0,367 = 1,1.0,089.ρ0 (2.2)

Trong đó:

Vr: Thể tích phần rỗng trong gỗ, m3

ρ0: Khối lượng riêng của gỗ khô, kg/ m3

∆λ: Độ chênh lệch của hệ số dẫn nhiệt, kcal/m.K

c Nhiệt dung riêng của gỗ

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

+ Gỗ ướt: C = 0,28

2 , 0

+ Gỗ khô: C = 0,28

09,0100

1

2 , 0

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

Ctb = 100∫ ( + t)dt

0

.0016,0266,01001

= 0,324, kcal/kg.K

Theo Durlop, khi khối lượng gỗ thay đổi từ (0,23÷1,1) kg/cm3 thì C không phụ thuộcvào ρ Sự phụ thuộc của C vào W gỗ được xác định:

C = W

W

+

+ 1

324 , 0, kcal/kg.K (2.6)

Theo chiều dọc thớ nhỏ hơn: 1 %

Theo chiều xuyên tâm: 2 ÷ 7 %

Theo chiều tiếp tuyến: 4 ÷ 14 %

Co rút thể tích là tổng hợp co rút theo 3 chiều nói trên Sở dĩ có sự khác nhau vì corút giữa hai chiều dọc và ngang thớ là do trên thân cây phần lớn các tế bào sắp xếp theochiều dọc thân còn các tia gỗ sắp xếp theo chiều vuông góc trục

Sự co rút làm thay đổi khoảng cách giữa các mixen do đó khi gỗ co rút thì các kíchthước thay đổi theo chiều ngang thân cây là chủ yếu Các tế bào gỗ nằm vuông góc vớitrục thân cây cùng với hướng bán kính, cách sắp xếp gỗ đó không cho phép gỗ co rút hếtkhả năng của nó theo chiều xuyên tâm

Gỗ chỉ co rút khi độ ẩm của gỗ nhỏ hơn W

bhtg

là khi ẩm liên kết bắt đầu tách khỏi gỗ

Để đặc trưng cho sự co rút theo phương nào đó, người ta đưa ra khái niệm độ co rút hay

hệ số co rút K ( K là độ co rút của gỗ khi ẩm liên kết giảm xuống 1% ) Độ chênh co rúttheo các phương xác định tính đều bằng cách nhân hệ số K với độ ẩm liên kết trong phạm

vi dưới 30 %: Y= K(30 - WC), Với: WC - Độ ẩm cuối cùng sau khi sấy

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

2.1.5 Biến dạng gỗ xẻ

Được biểu diễn trên hình 2.2

(a): Các cách cắt khác nhau trong những vùng khác nhau.(b): Ván cắt theo hướng bán kính

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

(d):Ván cắt theo hướng bán kính không nứt khi sấy.(e): Nứt và biến dạng khi cắt theo hướng bán kính

(f): Nứt gỗ tròn

(a)

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

đều phát sinh nhiều dạng cong vênh dọc gỗ xẻ (phụ thuộc vào các tia gỗ, các mặt) Khixếp gỗ gỗ lớp dưới ít cong vênh do trọng lượng của đống gỗ ép chặt xuống mặt sàn của

xe goòng

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

hướng xuyên tâm

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

sử dụng sản phẩm khô dần và các mối ghép sẽ bị hở vì vậy các mối ghép nên sử dụng gỗcàng khô càng tốt

2.2 NHỮNG HIỆN TƯỢNG VẬT LÝ XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH SẤY GỖ

2.2.1 Quá trình di chuyển ẩm bên trong khi sấy gỗ

Khi sấy, phần nước bên trong gỗ dần dần chuyển ra mặt ngoài gỗ thường khó hơnbay hơi bề mặt Sự khô của gỗ phụ thuộc vào môi trường xung quanh, nếu môi trườngxung quanh có nhiệt độ tăng và độ ẩm giảm thì tốc độ bay hơi càng mạnh

Do cấu trúc của gỗ làm chậm tốc độ dịch chuyển ẩm từ trong ra ngoài, do đó hìnhthành sự chênh lệch độ ẩm giữa lớp trong và lớp ngoài Mức độ chênh lệch càng lớn thìmức độ dịch chuyển càng mạnh và gỗ càng khô

Khi độ ẩm gỗ xuống dưới độ bão hoà thớ gỗ thì xảy ra hiện tượng co rút, nước trong

gỗ bay hơi nhanh, sự co rút lớn và không đồng đều giữa các lớp Đó là nguyên nhân củahiện tượng nứt nẻ và cong vênh, vì vậy đây là giai đoạn cần chú ý

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

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

2.2.2 Quá trình bay hơi nước trên bề mặt của gỗ

Hiện tượng bay hơi nước trên bề mặt nước hoặc trên bề mặt một vật ướt chỉ xảy rakhi không khí xung quanh chưa đạt đến trạng thái bão hoà tức là ϕ < 100% Độ ẩm củakhông khí xung quanh càng bé thì quá trình bay hơi càng dễ dàng, nước bay hơi càngmạnh, càng nhanh.Ở môi trường không khí bão hoà nước cũng có khả năng bay hơinhưng với điều kiện là nhiệt độ của nước phải lớn hơn nhiệt độ của không khí môi trườngxung quanh

Tốc độ bay hơi nước trên bề mặt tự do còn phụ thuộc độ chênh lệch áp suất giữa cácphân áp suất hơi nước trên bề mặt với áp suất không khí tương ứng với độ ẩm hiện tại, độ

chênh lệch được xác định: ∆P = Ph- Pn, mmHg (2.7)

Trong đó:

Ph: Áp suất hơi nước trên bề mặt thoáng, mmHg.

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

Vì vậy, trên bề mặt nước tự do luôn phủ một lớp hơi nước bão hoà phụ thuộc vào tốc

độ lưu động không khí Nếu có sự chuyển động tuần hoàn thì bề dày lớp hơi nước này sẽmỏng và tạo điều kiện bay hơi nước từ bề mặt thoáng vào môi trường Dưới áp suất khíquyển, lượng nước bay hơi liên tục tính được trong 1 giờ trên 1m2 diện tích mặt thoánglà:

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

b = 0,00168 + 0,000128.ω

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

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

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

Khi độ ẩm của gỗ nhỏ hơn độ ẩm bão hòa thớ gỗ (W gỗ < W

bhtg) do áp suất hơi nước

ở bề mặt gỗ giảm dần bằng áp suất hơi nước trong không khí ở cùng nhiệt độ, lượng nướcthoát ra chậm và đủ thời gian để khuếch tán vào không khí do đó tốc độ bay hơi của nướcgiảm Lúc này người ta xem xét quá trình trao đổi ẩm giữa gỗ với môi trường xung quanhxảy ra như thế nào và để làm cho gỗ khô có xu hướng ẩm thêm hoặc khô hơn thì phải làmcho áp suất hơi nước trên bề mặt gỗ bằng áp suất môi trường

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

Khi áp suất trên bề mặt gỗ nhỏ hơn môi trường thì gỗ bị ẩm lại

Ta thấy quá trình sấy gỗ cũng như các vật khác, tức là cũng có giai đoạn làm nóng gỗlên đến nhiệt độ t gỗ = t độ kế ướt: Quá trình này gỗ bay hơi nước và khi gỗ đạt đến độ ẩmthăng bằng thì sự bay hơi kết thúc

Trong thực tế quá trình này thường kết thúc sớm hơn khi sấy xong độ ẩm của gỗthường cao hơn độ ẩm thăng bằng vài phần trăm Chẳng hạn muốn sấy gỗ khô đến 10%thì phải khống chế chế độ sấy tương ứng với độ ẩm thăng bằng là 8% để kết thúc quátrình sấy sớm hơn nhưng ta vẫn đạt độ ẩm là 10%

2.2.4 Biến dạng và những ứng suất sinh ra trong quá trình sấy

Do đặc điểm cấu tạo nên độ ẩm phân bố trong gỗ là khác nhau, đây là nguyên nhânsinh ra các ứng lực bên trong quá trình sấy

Thời kỳ đầu quá trình sấy: Lớp mặt ngoài khô rất nhanh W gỗ < W

bhtg

và xảy ra hiệntượng co rút Các lớp bên trong do độ ẩm còn cao nên chưa xảy ra co rút vì vậy hìnhthành các ứng suất bên trong gỗ Để nghiên cứu và xem xét các hiện tượng về sự thay đổi

độ ẩm theo chiều dày người ta tiến hành khảo sát như sau:

Xét các hiện tượng trên tiết diện ngang gỗ và giả xử tách các lớp gỗ bên trong, bên

ngoài như (hình vẽ 2.3) Lớp ngoài do hiện tượng co rút mà kích thước ngắn lại (n1), cáclớp bên trong do chưa co rút nên kích thước giữa nguyên Do gỗ là một khối liên tục nênchiều dài thực tế của tấm gỗ sẽ là giá trị n nào đó, bên trong gỗ ứng lực đồng thời sinh ranên nếu ứng lực vượt quá một giới hạn nào đó, biến dạng tăng và vượt quá giới hạn chịu

Thời kỳ hai quá trình sấy: Khi độ ẩm bên trong gỗ W gỗ > W

bhtg

các lớp bên trong sẽ

co rút mạnh hơn, các lớp ngoài khi co rút bị biến dạng và ỳ ra làm cản trở sự co rút bêntrong Thời kỳ này ngược lại thời kỳ đầu và sinh ra ứng lực ngược lại làm cho các lớpbên ngoài bị nén lại và căng ra Nếu trong thời kỳ đầu ứng lực sinh ra càng lớn thì thời kỳhai càng ngược lại sẽ mạnh hơn

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

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

Hình 2.4a: biểu diễn sự thay đổi độ ẩm của gỗ sấy theo từng thời gian sấy

Hình 2.4b: biểu diễn tốc độ sấy trong từng giai đoạn khác nhau, tốc độ sấy nói lêntốc độ biến thiên độ ẩm của gỗ trong từng thời gian sấy

Đồ thị biểu diễn quá trình sấy

C B

dW dt dt

dW

Hình 2.4b: Đồ thị biểu diển tốc độ sấy

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

dτ

W d

= 0

Đoạn AB biểu thị giai đoạn tốc độ sấy không đổi dτ

W d

= const

Trong giai đoạn sấy đẳng tốc này, nước tự do trong gỗ thoát ra Ở bề mặt gỗ, độ ẩmgiảm dần và đạt đến điểm bão hoà thớ gỗ Cũng trong giai đoạn này, nước tự do trong gỗcòn đủ và kịp thời di chuyển từ những lớp gỗ gần ngoài đi ra bề mặt gỗ và giữ được mứcliên tục đủ để bù lại cho lượng nước trên bề mặt gỗ đã bay hơi

Tốc độ sấy giữ đều và liên tục mãi cho đến khi độ ẩm đạt đến độ giới hạn ẩm Wk

(Điểm K trên đồ thị) Do phân phối độ ẩm theo bề dày của ván không đồng đều, độ ẩm

giới hạn Wk thường lớn hơn điểm bão hòa thớ gỗ và khi độ ẩm trong các phần của ván

càng không đồng đều thì giá trị Wk sẽ càng lớn và lớn hơn nhiều so với điểm bão hòathớ gỗ

Đoạn BC: Biểu thị giai đoạn tốc độ sấy giảm dần, là giai đoạn chủ yếu của quá trình sấy gỗ, nó là giai đoạn dài nhất và có tính quyết định thời gian sấy và tốc độ sấy gỗ Độ

ẩm của lớp mặt ngoài trong giai đoạn này giảm dần xuống thấp hơn điểm bão hoà thớ gỗ,tốc độ bay hơi ẩm trong giai đoạn này phần lớn phụ thuộc vào lượng nước bên trong di chuyển ra mặt ngoài và phụ thuộc vào tốc độ của quá trình khuếch tán hơi nước ở lớp mặtngoài gỗ Do cấu tạo của gỗ mà quá trình mao dẫn của nước bị đứt làm hạn chế sự di chuyển của nước từ bên trong ra ngoài và không kịp bù lại lượng nước bay hơi trên bề mặt

Do đó tốc độ sấy giai đoạn này chậm dần và đạt đến giá trị dτ

W d

= 0

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

Trong thực tế thì quá trình sẽ kết thúc sớm hơn một ít và trong khi xong độ ẩm của

gỗ cao hơn độ ẩm thăng bằng vài % vì tốc độ sấy càng về sau càng chậm Nếu kéo dàithời gian sấy cho đến lúc đạt độ ẩm thăng bằng thì phải mất thời gian sấy khá dài và điềunày sẽ không có lợi về kinh tế

2.2.5 Các trạng thái ứng suất trong quá trình sấy gỗ

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

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

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

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

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

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

Trạng thâi 1: Trạng thâi trước vă sau khi bắt đầu sấy:

W tđm > W

bhtg

độ ẩm bề mặt ngoăi gỗ giảm nhanh nín xảy ra hiện tượng cong, hình cung gỗ lõm hướng

ra ngoăi vă khi sấy xong có chiều ngược lại Trong trường hợp năy nếu không chú ý thì lực gỗ tăng lín bín bề mặt ngoăi gđy nứt nẻ

1

2 3 4

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

Hình 2.5: Câc trạng thâi ứng suất của gỗ sấy

quâ trình sấy, độ ẩm bín trong gỗ nhỏ hơn W

bhtg tuy độ ẩm trong tđm so với mặt ngoăicòn cao hơn nhiều Do đó sự co rút bín trong chỉ xấp xỉ so với mặt ngoăi, bề mặt ngoăiđiều kiện co rút khâc đi, gỗ có tính dẻo vă ỳ ra không còn ứng lực nữa Xẻ được hai mảnhđều nhau hình (D) nhưng sau khi sấy bị cong lại như hình (E)

Mặc dù trong thời gian ngắn, tạm thời không tồn tại ứng suất nhưng khi sấy vật cóthể xuất hiện ứng suất Vì vậy cần có biện phâp xử lý lă dùng hơi nước để lăm lớp ngoăi

ẩm lại và sau đó tiếp tục sấy thì mức độ co rút giữa lớp trong với lớp ngoài sẽ bằng nhau,hạn chế nứt nẻ bên trong.

∗

Trạng thái 4: W tâm và W ngoài thấp đạt đến giá trị yêu cầu Đây là giai đoạncuối cùng khi độ ẩm tương đối đồng đều, lớp gỗ bên trong tiếp tục co rút còn các lớp gỗngoài dừng co rút và giữa nguyên kích thước, còn kích thước các lớp bên trong giảm quákích thước bên ngoài nên hình thành ứng suất ngược lại thời kỳ đầu các lớp trong căng,lớp ngoài là nén

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

Vì vậy ta rút ra các kết luận sau :

∗

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

∗

Để giảm bớt các ứng suất bên trong, trong thời kỳ đầu quá trình sấy cần giảm bớt

sự bay hơi nước trên bề mặt ngoài gỗ

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

∗

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 bằngkhông 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 cảcác thông số có thay đổi trong quá trình sấy nhằm đảm bảo chất lượng, thời gian sấy Cácthông 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 độkhi sấy một ít, nhằm tạo điều kiện cho ẩm trong gỗ di chuyển từ bên trong ra bên ngoàimặt gỗ và bay hơi nhanh hơn

2.3.3 Cơ sở đánh giá chế độ sấy

a.Tiêu chuẩn về độ cứng của chế độ sấy

Độ cứng: Là đặc điểm của chế độ sấy, nó phản ánh khả năng của môi trường tạo mức

độ bay hơi ẩm Độ cứng quyết định các thông số của tác nhân sấy, khi so sánh các chế độsấy khác nhau nên so sánh ở cùng một cấp chế độ sấy như nhau (Đối với chế độ sấy sắpxếp 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 chấtlượng 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 (Wtt)

và độ ẩm thăng bằng tương ứng (Wtb): Wtt < Wtb Giả sử ta có hầm sấy tốt, thích hợpvới 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 gianthì vấn đề đặt ra là quá trình sấy nên điều chỉnh theo một quy luật nào đó để đạt kết quảmong muốn kinh tế nhất Theo Keylworth thì kết quả sấy là do chất lượng của việc lựachọn dốc sấy về mặt kỹ thuật phù hợp với quá trình sấy quyết định

2.3.4 Đặc điểm của các loại chế độ sấy

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

2.3.5 Các loại chế độ sấy

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

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

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

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 độsấy mới hiện nay, tuy nhiên còn nhiều trở ngại về kỹ thuật kiểm tra nên chưa được sửdụng rộng rãi

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

Muốn sấy nguyên liệu đảm bảo chất lượng thì phải theo dõi kiểm tra độ ẩm trungbình của nguyên liệu sấy ở thời điểm bất kỳ, biết được phân bố độ ẩm bên trong nguyênliệu 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 trìnhsấy:

+ 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 cuốicùng rồi mới đưa nguyên liệu ra khỏi hầm sấy

2.3.7 Xử lý gỗ trong quá trình sấy

a Xử lý ban đầu

Tuỳ thuộc vào trạng thái gỗ sấy trước khi đưa vào sấy, gồm 4 trạng thái tương đối phổbiến 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

bhtg) nên cần xử lýkhông khí nóng bão hoà để gỗ được làm nóng nhanh hơn, đặc biệt đối với mùa đông đòihỏi xử lý nhiệt lượng lớn

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

làm ẩm lớp ngoài gỗ trong trường hợp này là không nguy hiểm vì giảm được ứng suất bềmặt 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

bhtg ,ứng suất trong nguyên liệu do tác dụng của biến dạng gỗ đã bị triệt tiêu Trong trườnghợp 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 ϕ < 100% Thời gian

xử lý phụ thuộc vào giá trị của ứng suất tồn tại trong nguyên liệu, loại gỗ và chiều dàycủa 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 bêntrong gỗ trong các giai đoạn sấy tiếp tục, ảnh hưởng đến chất lượng gỗ sấy Xử lý giữachừng 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 gỗkhông khô hơn Khi tiến hành xử lý cần theo dõi liên tục các thông số của ẩm kế đồngthời 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 thìkết 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 cùngtrước khi kết thúc sấy.

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

độ ẩm lớn nhất trong đông gỗ và xếp phía dưới

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 Trongkhi điều chỉnh, đầu tiên đóng kín các cửa dẫn, nếu độ ẩm của không khí chưa đạt thì mởthêm ống phun ẩm, xả thêm hơi nước nóng, tuỳ theo từng loại gỗ mà ta xử lý ban đầu chothích 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 thờigian này cần phải tắt quạt và hệ thống calorife, mở hết các cửa dẫn và cửa thoát khí Thờigian 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 nấmmốc chỉ làm biến màu gỗ nhưng không ảnh hưởng đến độ bền của gỗ còn nấm mục pháhoại 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 từngloại nấm thì chúng sẽ chết lạnh hoặc chết nóng Quy trình phát triển của nấm nhờ ánhsáng phản chiếu gián tiếp và ánh sáng trực tiếp sẽ có ảnh hưởng xấu đến quá trình sinhtrưởng 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 bìnhthường như khi chưa tẩm Loại này sẽ không làm cháy gỗ như lại dễ rưa trôi khi tiếp xúcvới nước Các loại muối thường dùng như muối florua ( NaF, KF ), Silicát florua, muốiasen

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 đượchòa tan và được quét trên bề mặt vật dụng bằng gỗ, để bảo quản gỗ tạm thời ở bến bãitrong thời gian ngắn.

+ Phương pháp phun: là dùng bơm phun trực tiếp vào gỗ để bảo quản tạm thời bềmặt 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 chỉkhác 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 độnhất 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 gỗtiếp xúc với nhiệt đô đạt đến 260 0C thì gỗ sẽ tự cháy mà không cần cấp nhiệt ở ngoàivào 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 cầuđối 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 việcdán 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 độcháy 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 (Vídụ: 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

(NH 2 ) 2 HPO 4, K 3 PO 4 )

CHƯƠNG 3 :

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY.

3.1 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ VÀ CÁC SỐ LIỆU ĐÃ CHO.

3.1.1 Nhiệm vụ thiết kế.

Thiết kế hệ thống sấy gỗ năng suất 10.000 m3/năm.

Loại gỗ sấy: Gỗ thông.

Hệ thống lắp đặt tại Vũng Tàu Chất lượng gỗ sấy loại 1 Gỗ sấy xong có thể dung làm mộc cao cấp hoặc suất khẩu.

3.1.2 Các số liệu đã cho.

Các thông số đặc trưng của gỗ thông:

Gỗ có kích thước: 4m x 0.2m x 0.032m.

Độ ẩm ban đầu gỗ sấy: Wa = 82%.

Độ ẩm sau khi sấy: Wc = 10%.

Tác nhân sấy: không khí.

Chất tải nhiệt là hơi nước ở áp suất 5 bar.

Độ ẩm thăng bằng của gỗ thông ở nhiệt độ không khí tkk = 20 0C và độ ẩm tương đối φkk = tra theo [ TL1]:

Bảng 3.1: Độ ẩm thăng bằng của gỗ thông :

Các thông số tra theo [TL1]:

Khối lượng riêng của gỗ thông khi W = 10% ; ρ = ?

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

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

Độ ẩm của gỗ thông ở phần gốc:

+ Độ ẩm của lõi: 33%.

+ Độ ẩm giác: Wgiác = 11,2%.

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 dung trong gia công gỗ với độ chính xác cao, sản suất 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,…

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

Loại 4: Loại gỗ sấy khô dung trong sản xuất đồ gỗ, xây dựng,…

Trên cơ sở chất lượng của các loại gỗ sấy: ta chọn loại gỗ đặt ra trong đồ án là thiết

kế kế hệ thống sấy gỗ có chất lượng loại 1( dùng để làm hàng mộc cao cấp).

c, các thông số khí hậu ở nơi đặt lò sấy:

Đặt tại Vũng tàu: Theo [TL2] ta có:

+ Nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất là: 28,6 0C.

+Nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất là : 24,8 0C.

+ Nhiệt độ lớn nhất tuyệt đối trong năm là : 35 0C.