Thiết kế hệ thống sấy gỗ keo ( lá tràm).

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.. Quá trình trao đổi ẩm với môi trường xung quanh: Khi độ ẩm của gỗ nhỏ hơn độ ẩ

Trang 1

Đồ án môn học: Sấy Năng suất sấy yêu cầu: 20 m3/ mẻ

1

Thiết kế hệ thống sấy gỗ keo ( lá tràm)

Năng suất sấy yêu cầu: 20 m3/ mẻ

Trang 2

2

Đề cương chi tiết:

Chương 1 Nghiên cứu tính chất gỗ keo

1.1 Tổng quan về gỗ keo

1.2 Tình hình phát triển của ngành chế biến gỗ keo

1.3 Tính chất liên quan đến gỗ keo

1.3.1 Tình hình phát triển của cây keo

1.3.2 Điều kiện để khai thác

1.3.3 Cấu trúc gỗ keo

1.3.4 Độ ẩm của gỗ keo

1.3.5 Tính chất vật lý của gỗ

1.3.6 Ý nghĩa của việc sấy gỗ keo

1.3.7 Các phương pháp sấy được áp dụng

1.3.8 Các thiết bị sấy sử dụng cho việc sấy gỗ keo

1.3.9 Biến dạng của gỗ khi sấy

1.4 Những hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trình sấy gỗ

1.4.1 Quá trình di chuyển ẩm bên trong gỗ khi sấy

1.4.2 Quá trình bay hơi nước trên bề mặt gỗ sấy

1.4.3 Quá trình trao đổi ẩm với môi trường xung quanh

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

1.5 Chế độ sấy và quy trình sấy gỗ

1.5.1 Các chế độ sấy cơ bản

1.5.2 Xử lý gỗ trong quá trình sấy

1.5.3.Quy trình sấy

1.6 Bảo quản gỗ sau khi sấy

1.6.1 Các phương pháp bảo quản gỗ sấy

1.6.2 Các loại thuốc bảo quản

Chương 2 Nghiên cứu công nghệ sấy gỗ keo

Trang 3

3

2.1 Các công nghệ sấy thích hợp

2.2 Phân tích chọn công nghệ sấy

2.3 Phân tích lựa chọn thiết bị sấy

2.4 Phân tích lựa chọn tác nhân sấy

2.5 Lựa chọn vị trí lắp đặt

2.6 Tính toán thiết kế thiết bị sấy

2.6.1 Tính toán các kích thước yêu cầu

2.6.2 Chọn tác nhân sấy

2.6.3 Phân tích lựa chọn chất tải nhiệt và lưu lượng cần thiết

2.6.4 Chọn thời gian sấy

2.6.5 Quy cách sấy

2.6.6 Tính chọn khác

Chương 3 Tính toán nhiệt thiết bị sấy

3.1 Xác định lượng nước bay hơi

3.1.1 Khối lượng riêng qui ước

3.1.2 Lượng ẩm bay hơi từ 1 m3 gỗ

3.1.3 Lượng ẩm bay hơi trong một mẻ gỗ sấy

3.1.4 Lượng ẩm bay hơi bình quân mỗi giờ của lò

3.2 Xây dựng quá trình sấy lý thuyết và xác định lượng không khí tuần hoàn

3.2.1 Quá trình sấy lý thuyết

3.2.2 Xác định lưu lượng không khí tuần hoàn

3.2.2.1 Lượng không khí cần thiết để làm bay hơi 1kg ẩm

3.2.2.2 Lượng không khí tuần hoàn mỗi giờ trong buồng sấy

3.2.2.3 Lượng không khí tuần hoàn mỗi giờ theo thể tích

3.2.2.4 Tốc độ tác nhân sấy đi trong đống gỗ

3.2.2.5 Nhiệt lượng hưu ích dùng đê làm bay hơi 1kg ẩm

3.2.2.6 Nhiệt lượng dùng để nung nóng đống gỗ trước khi sấy

Trang 4

4

3.3 Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh

3.3.1 Tổn thất nhiệt qua nền buồng sấy

3.3.2 Tổn thất nhiệt qua trần

3.3.3 Tổn thất nhiệt qua cửa

3.4 Tính toán quá trình sấy thực tế

3.4.1 Xác định các thông số của quá trình sấy thực tế

3.4.1.1 Xác định trạng thái không khí ra khỏi buồng sấy

3.4.1.2 Xác định trạng thái không khí hỗn hợp

3.4.2 XÁc định lượng không khí tuần hoàn

3.4.3 Nhiệt lượng có ích dùng để làm bay hơi 1kg ẩm ra khỏi vật liệu

3.4.4 Tổng nhiệt tiêu hao

Chương 4 Tính chọn thiết bị phụ trợ

4.1 Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt

4.2 Chọn thiết bị năng lượng

4.3 Tính chọn calorife

4.4 Chọn thiết bị vận chuyển vật liệu sấy

4.5 Tính trở lực buồng sấy để chọn quạt

4.6 Chọn thiết bị lọc bụi

4.7 Chọn thiết bị vận chuyển tác nhân sấy

Chương 5 Lập dự toán thiết bị sấy

5.1 Bảng dự toán giá thành các bộ phận

5.2 Tính khả thi của hệ thống

Trang 5

Trung Bộ đến Nam Trung Bộ ( đặc biêt là Nam Bộ ) và Tây Nguyên

- Keo là cây gỗ thẳng, thuộc nhóm cây gỗ chất lượng tốt, màu vàng trắng cóvân, có giác lõi phân biệt, gỗ có tác dụng nhiều mặt cho nên keo lai rất phù hợpvới các dự án lâm nghiệp thương mại Có nhiều loại keo tuy nhiên gỗ keothường biết đến với các loại như: keo lai, keo dậu và keo vàng, mỗi loại đều cónhững đặc tính riêng nổi bật

- Cây keo có thể gọi là cây công nghiệp lâu năm cho thu hoạch một lần Cây

gỗ keo được khai thác từ những cánh rừng keo được trồng từ 13 năm trở lên, gỗphải có đường kính trên 18cm, khi đó gỗ có màu sắc vàng sáng, ít khuyết tật,

độ cứng chắc, tỷ lệ co rút thấp , ít biến dạng trong quá trình gia công chế biến

- Trong nhiều năm nay, gỗ và sãn phẩm gỗ đang đứng đầu về xuất khẩutrong nhóm hàng nông lâm sản và đang có triễn vọng khá khả quan ở nước ta.Trong nhóm hàng nông lâm sản, thì gỗ và sản phẩm gỗ đứng đầu về kim ngạchxuất khẩu , chiếm 27% tổng kim ngạch của nhóm hàng này

- Không chỉ xuất khẩu tăng trưởng tốt, ngành gỗ Việt Nam còn chiếm lĩnhđược thị trường nội địa, với mức tiêu thụ khoảng 2 tỷ USD/năm, tăng 5 -

6%/năm

1.2 Tình hình phát triển của ngành chế biến gỗ keo:

Diện tích rừng tự nhiên đang dần bị thu hẹp do quy hoạch sản xuất chưa hợp lí, nạn chặt phá rừng ,tình trạng du canh du cư của 1 số dân tộc ít người…Vì vậy phải có biện pháp bổ sung cây mới để phủ xanh đồi trọc.Cây keo được lựa chọn vì những đặc tính ưu việt như:hiệu quả kinh tế cao ,cây phát triển nhanh và đặc biệt thời gian sinh trưởng ngắn thu hoạch nhanh.Mỗi ha keo cho sản lượng 200-250 𝑚3 gỗ

Diện tích keo được trồng trải dài trên cả nước ,tập trung chủ yếu ở các vùng Đông Bắc, duyên hải miền Trung ,Tây Nguyên và vùng Đông Nam bộ…Vì vậy diện tích keo rất lớn sản lượng hàng năm lên tới hàng trăm triệu 𝑚3 gỗ

Keo thành phẩm sử dụng chủ yếu 2 mục đích chính: dùng trong mĩ nghệ, xây dựng

và cung cấp cho ngành sản xuất giấy

Trang 6

6

1.3 Tính chất liên quan đến gỗ keo:

1.3.1 Tình hình phát triển của cây keo:

- Keo lá tràm hay tràm bông vàng có danh pháp khoa học là Acacia

auriculiformis là một loài cây thuộc chi Keo (Acacia), họ Đậu Loài này

trong tiếng Việt còn có tên gọi khác là keo lưỡi liềm, tên này được sử dụngnhiều khi loài này mới nhập nội vào Việt Nam (thập kỷ 1960-1970), sau nàyngười ta sử dụng rộng rãi tên gọi keo lá tràm Keo lá tràm được phân bố tựnhiên ở vùng Indonesia và Papua New Guinea Hiện tại được trồng rộng rãi tạiViệt Nam

- Keo lá tràm là dạng cây gỗ lớn, chiều cao có thể đạt tới 30 m

- Vỏ cây có rạn dọc, màu nâu xám Lá cây là lá giả, do lá thật bị tiêu giảm,kích thước lá giả rộng từ 3–4 cm, dài từ 6–13 cm

- Keo lá tràm là thực vật quen sống ở nơi có khí hậu nóng, với khả năng chịuhạn tốt tuy nhiên chịu rét lại kém, được trồng ở hầu khắp Việt Nam Như ở VânCanh, Bình Định với mật độ 2.000 cây/ha mà keo 5 tuổi đã có đường kínhtrung bình 11,3cm, chiều cao 15,2m, năng suất bình quân đạt 21,8m3/ha/năm.Rừng trồng keo lá tràm 6 tuổi tại Bình Phước với mật độ 1.660 cây/ha có

đường kính bình quân 13,2cm, chiều cao 17,1m và năng suất đạt

28,3m3/ha/năm

- Ở rễ có nốt sần ký sinh chứa vi khuẩn nốt rễ có tác dụng tổng hợp đạm tự

do, cải tạo môi trường đất, chống xói mòn và rừng phòng hộ, khối lượng vật rơirụng của keo lá tràm hàng năm cũng rất cao cung cấp mùn cao

- Đặc điểm sinh trưởng của loài này khá nhanh và thích nghi rộng, nên keo látràm nhanh chóng trở thành loài cây được trồng phủ xanh đất trống đồi trọc

- Gỗ của keo lá tràm được dùng trong công nhiệp sản suất giấy, đồ gia dụng,nhựa gôm… Ở Việt Nam được dùng làm đồ gia dụng, đồ mỹ nghệ xuất khẩucho kinh ngạch cao

1.3.2 Điều kiện để khai thác:

- Khai thác gỗ gồm có khai thác trắng và khai thác chọn loc:

+ Khai thác trắng là đốn toàn bộ trong vùng đất khai thác.

+ Khai thác chọn lọc là chọn những cây đủ điều kiện khai thác

- Để khai thác, tuổi thọ cây phải từ 7 năm trở lên, đường kính từ 25- 45 cm vàtùy thuộc vào các địa phương khác nhau

- Không phải là rừng đầu nguồn hay rừng phòng hộ, những nơi có nguy cơ sạt lởcao

Trang 7

7

1.3.3 Cấu trúc gỗ keo: Hình 1

- Gỗ có tỷ trọng khá cao (0,6-0,75), màu nâu đỏ

hoặc xám nâu, nặng và rắn, có vân thớ đẹp giống

như gỗ cẩm lai nên có nhiều nơi gọi là

gỗ cẩm lai giả

- Cây có lớp vỏ khá dày lượng gỗ khá cao Vỏ keo

chứa tanin (hàm lượng 13%) có thể dùng cho

nghề thuộc da

1.3.4 Độ ẩm của gỗ keo:

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 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

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 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 dothoát 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: Wbhtg 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

Hình 1 Cấu trúc gỗ keo

Trang 8

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

1.3.6 Ý nghĩa của việc sấy gỗ keo:

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

Tóm lại, mục đích( ý nghĩa) 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

1.3.7 Các phương pháp sấy được áp dụng:

Sấy là quá tình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu Có hai

phương pháp sấy chính là : sấy tự nhiên và sấy nhân tạo

Trang 9

9

Qua trình sấy có thể tiến hành bằng năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, gọi là quá trình phơi hay sấy tự nhiên Dùng các phương pháp này chỉ đỡ tốn điện năng nhưng không chủ đông điều chỉnh được vận tốc của quá trình theo yêu cầu kỹ thuật sấy, năng suất thấp Bởi vậy trong ngành công nghiệp người ta thường tiến hành quá trình sấy nhân tạo bằng nguồn năng lượng do con người tạo ra Tùy theo phương pháp truyền nhiệt người ta cũng chia ra:

- Sấy tiếp xúc: là phương pháp sấy cho tiếp xúc với vật liệu sấy với tác nhân sấy

- Sấy đối lưu: phương pháp cung cấp nhiệt cho vật ẩm bằng phương thức trao đổinhiệt đối lưu

- Sấy bằng tia hồng ngoại: là phương pháp dùng năng lượng của tia hồng ngoại

do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy

- Sấy bằng sóng điện cao tần: là phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường

có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày lớp vật liệu

- Sấy thăng hoa: là phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không cao,nhiệt độ thấp nên độ ẩm tự do trong vât liệu đóng băng và bay hơi từ trạng tháirắn thành hơi không qua trạng thái lỏng

Trong công nghiệp, công nghệ sử dụng phương pháp sấy đối lưu và sấy tiếpxúc được sử dụng phổ biến hơn cả, nhất là phương pháp sấy đối lưu Nó có nhiều dạng khác nhau và có thể sấy được hầu hết tất cả các vật liệu sấy

Đối với gỗ keo ta sử dụng phương pháp sấy đối lưu

1.3.8 Các thiết bị sấy sử dụng cho việc sấy gỗ keo:

Theo kết cấu nhóm thiết bị sấy đối lưu ta có thể gặp các dạng sau:

- Thiết bị sấy buồng: Năng suất thấp, làm việc không thường xuyên

- Thiết bị sấy hầm: Năng suất sấy cao, làm việc bán liên tục

Đối với vật liệu sấy là gỗ keo và năng suất yêu cầu : 20 m3/ mẻ tương đối thấp nên

ta chon phương pháp sấy buồng Vì nếu chọn phương pháp sấy hầm thì năng suất sấy cao hơn nhưng yêu câu mặt bằng xây dựng hầm tăng chi phí đầu tư

1.3.9 Biến dạng của gỗ khi sấy:

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

Thời kỳ đầu quá trình sấy: Lớp mặt ngoài khô rất nhanh W gỗ < Wbhtg và xảy ra hiện tượng co rút Các lớp bên trong do độ ẩm còn cao nên chưa xảy ra co rút vì vậy

Trang 10

10

hình thành các ứng suất bên trong gỗ (hình vẽ 2.3) Lớp ngoài do hiện tượng co rút

mà kích thước ngắn lại (n1), các lớp bên trong do chưa co rút nên kích thước giữa nguyên Do gỗ là một khối liên tục nên chiều dài thực tế của tấm gỗ sẽ là giá trị n nào

đó, bên trong gỗ ứng lực đồng thời sinh ra nên nếu ứng lực vượt quá một giới hạn nào

đó, biến dạng tăng và vượt quá giới hạn chịu đựng gỗ sẽ bị phá hoại và sinh ra nứt nẻ

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

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 1.3a: biểu diễn sự thay đổi độ ẩm của gỗ sấy theo từng thời gian sấy

Hình 1.3b: biểu diễn tốc độ sấy trong từng giai đoạn khác nhau, tốc độ sấy nói lên tốc độ biến thiên độ ẩm của gỗ trong từng thời gian sấy

Đồ thị biểu diễn quá trình sấy

Trang 11

11

Trên đồ thị: Đoạn OA là thời gian làm nóng nguyên liệu của quá trình sấy

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

Trong giai đoạn sấy đẳng tốc này, nước tự do trong gỗ thoát ra

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)

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

1.4 Những hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trình sấy gỗ:

1.4.1 Quá trình di chuyển ẩm bên trong gỗ khi sấy:

Khi sấy, phần nước bên trong gỗ dần dần chuyển ra mặt ngoài gỗ thường khó hơn bay hơi bề mặt Sự khô của gỗ phụ thuộc vào môi trường xung quanh, nếu môi trường xung 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 hình thành sự chênh lệch độ ẩm giữa lớp trong và lớp ngoài Mức độ chênh lệch càng lớn thì mức độ dịch chuyển càng mạnh và gỗ càng khô

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

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

Trang 12

12

1.4.2 Quá trình bay hơi nước trên bề mặt gỗ sấy:

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

1.4.3 Quá trình trao đổi ẩm với môi trường xung quanh:

Khi độ ẩm của gỗ nhỏ hơn độ ẩm bão hòa thớ gỗ (W gỗ < Wbhtg) do áp suất hơi nước

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

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

Được biểu thị bằng sơ đồ biểu diễn 4 trạng thái của quá trình sấy: (Hình vẽ 1.4 ở dưới)

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

+Sơ đồ B: Dùng phương pháp cưa xẻ gỗ ra từng mảnh, thể hiện sự thay 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 ứng suất.+Sơ đồ E: Hình dạng hai mẫu sau khi sấy để làm cân bằng gỗ trở lại

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

W tâm > Wbhtg

Trang 13

13

Trạng thái 2: W ngoài < Wbhtg và Wở tâm > Wbhtg: Ở thời kỳ đầu quá trình sấy

độ ẩm bề mặt ngoài gỗ giảm nhanh nên xảy ra hiện tượng cong, hình cung gỗ lõm hướng ra ngoài và khi sấy xong có chiều ngược lại Trong trường hợp này nếu không chú ý thì lực gỗ tăng lên bên bề mặt ngoài gây nứt nẻ

Hình 1.4 Các trạng thái ứng suất của gỗ sấy

Trạng thái 3: W tâm < Wbhtg và W ngoài < Wbhtg: Là trạng thái trung gian trong quátrình sấy, độ ẩm bên trong gỗ nhỏ hơn Wbhtg tuy độ ẩm trong tâm so với mặt ngoài còn cao hơn nhiều Do đó sự co rút bên trong chỉ xấp xỉ so với mặt ngoài, bề mặt ngoài điều kiện co rút khác đi, gỗ có tính dẻo và ỳ ra không còn ứng lực nữa Xẻ được hai mảnh đều nhau hình (D) nhưng sau khi sấy bị cong lại như hình (E)

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

Trang 14

xử lý nhiệt lượng lớn

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

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

Trang 15

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

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

1.5.3 Quy trình sấy:

a Chuẩn bị sấy:

Xếp gỗ đúng quy trình về kỹ thuật xếp đống gỗ và tốt nhất nên xếp từng đống xếp sẵn trên panel trước khi đưa vào lò sấy

Một đống gỗ nên xếp cùng một loại ván (gỗ), chiều dài và độ ẩm đều xấp xỉ nhau

b Điều chỉnh trong quá trình sấy:

Dùng các thiết bị điều chỉnh hơi, hệ thống phun ẩm, thông gió để điều chỉnh đảm bảo gỗ sau khi sấy đạt yêu cầu về độ ẩm, không cong vênh nức nẻ, nâng cao

chất lượng và tuổi thọ của gỗ

c Xử lý cuối cùng và kết thúc quá trình sấy:

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

Trang 16

1.6 Bảo quản gỗ sau khi sấy:

1.6.1 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 đây 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

1.6.2 Các loại thuốc bảo quản:

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 rửa 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

Trang 17

Chương 2 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẤY GỖ KEO

2.1 Các công nghệ sấy thích hợp:

Hệ thống sấy tiếp xúc: Vật liệu sấy nhận nhiệt trực tiếp bằng dẫn nhiệt hoặc từ một bề mặt nóng hoặc từ môi chất nóng Có thể chia hệ thống sấy tiếp xúc làm 2 loại: loại tiếp xúc trong chất lỏng nóng và loại tiếp xúc bề mặt Tuy nhiên do tiêu tốn khá lớn chất lỏng nóng (khoảng 20-30 kg/m3) vật liệu sấy và môi trường bị ô nhiễm do ẩm mang theo cả những chất độc hại có trong đó Mặt khác, loại tiếp xúc bề mặt thì yêu cầu kết cấu phức tạp để tạo và duy trì độ chân không trong suốt quá trình sấy nên chí phí năng lượng rất lớn Do đó ít dùng hệ thống sấy này để sấy gỗ keo

Hệ thống sấy đối lưu: Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy nhận nhiệt bằng đối lưu từ một dịch thể nóng thường là không khí nóng hoặc khói lò Đây là loại hệ thống sấy phổ biến hơn cả Trong hệ thống sấy đối lưu người ta phân ra các loại: Hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm, hệ thống sấy thùng quay, hệ thống sấy tháp, hệ thống sấy khí động Theo kết cấu nhóm thiết bị sấy đối lưu ta có thể gặp các dạng sau:

- Thiết bị sấy buồng: Năng suất thấp, làm việc không thường xuyên

- Thiết bị sấy hầm: Năng suất sấy cao, làm việc bán liên tục

- Thiết bị sấy tháp: Sấy ;vật liệu dạng hạt như thóc, ngô

- Thiết bị sấy thùng quay: Năng suất cao, phù hợp sấy các dạng vật liệu dạng cục, hạt,

- Thiết bị sấy phun: Phù hợp sấy vật liệu dạng huyền phù như cà phê tan sữa bột

- Thiết bị sấy khí động: Sấy vật liệu dạng bé, nhẹ và có chứa ẩm bề mặt

- Thiết bị sấy tầng sôi: Năng suất cao,vật liệu nhỏ, nhẹ

2.2 Phân tích chọn công nghệ sấy:

Do yêu cầu sản phẩm sấy không quá khắt khe và đạt được độ kinh tế cao nên ta chọn phương pháp sấy đối lưu, vì:

- Phương pháp này, vật liệu nhận nhiệt bằng đối lưu từ một dịch thể nóng mà thông thường là không khí nóng hoặc khói nóng Do tác nhân sấy được đốt nóng nên độ

ẩm tương đối  giảm, dẫn đến phân áp suất hơi nước pam trong tác nhân sấy giảm Mặt khác, do nhiệt độ của vật liệu sấy tăng nên mật độ hơi trong các mao quản tăng

và phân áp suất hơi nước pab trên bề mặt vật liệu tăng

- Khi sấy đối lưu, vật liệu sấy đặt trong dòng không khí nóng hoặc khói nóng Quá trình truyền nhiệt thực hiện từ bề mặt vào trong vật sấy Nhiệt độ bề mặt lớn hơn nhiệt độ bên trong vật sấy Như vậy nhờ đốt nóng hoặc cả tác nhân sấy lẫn vật liệu

Trang 18

sấy hoặc chỉ đốt nóng vật liệu sấy mà hiệu số giữa phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật pab và phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy pam tăng dẫn đến quá trình dịch chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và đi vào môi trường được tác nhân sấy vận chuyển ra xa bề mặt vật liệu sấy

2.3 Phân tích lựa chọn thiết bị sấy:

Thiết bị sấy buồng làm việc theo chu kỳ Vật liệu đưa vào buồng sấy theo từng

mẻ Độ ẩm và nhiệt độ sấy thay đổi theo thời gian sấy Chế độ sấy không ổn định

Vật liệu sấy được để trên khay, treo trên giá hoặc để trên băng tải

Do gỗ được sấy theo từng mẻ được xếp trên các giá và được chất đầy không gian buồng sấy để tận dụng hiệu quả sử dụng nhiệt cũng như không gian thiết bị nên ở

đây ta chọn thiết bị sấy là thiết bị sấy buồng

2.4 Phân tích lựa chọn tác nhân sấy:

Do nhiều lý do như yêu cầu của sản phẩm, đặc tính của nguyên liệu các hệ thống sấy

gỗ hiện tại ở nước ta chủ yếu là sấy gỗ thanh có chiều dày 15÷60 mm, các tấm với độ dày lớn có thời gian sấy lâu nằm ngoài phạm vi của bài này, các tấm mỏng với chiều dày 1÷3

mm để sản xuất gỗ dán thường được phơi tự nhiên

Về mặt năng lượng hệ thống sấy phổ biến nhất là hệ thống sấy dùng không khí nóng ngoài ra còn có hệ thống dùng buồng đốt sinh khối với trao đổi nhiệt khí - khói, một số hệ thống sấy hiện đại như sấy bằng bơm nhiệt, bằng năng lượng mặt trời hay sấy chân không cũng bước đầu được nghiên cứu Tuy nhiên việc áp dụng còn hạn chế chủ yếu là do giá thành cao hoặc chi phí năng lượng lớn Về thiết bị sấy phổ biến nhất vẫn là sử dụng buồng sấy, sấy hầm tuy có chi phí năng lượng thấp hơn nhưng do nhiều lý do như đầu tư lớn, độ

ổn định của sản phẩm chưa cao nên ít được sử dụng

Do đó ta chọn tác nhân sấy bằng không khí nóng

Sơ đồ hệ thống sấy buồng sử dụng không khí nóng:

Trang 19

Hình 2.1 Hệ thống sấy buồng dùng không khí

2.5 Lựa chọn vị trí đặt thiết bị:

Khảo sát tình hình thực tế nhận thấy rằng tại giáp ranh Quảng Nam và Quảng Ngãi có diện tích keo trồng rất lớn, tại đây tình hình phát triển kinh tế đang tăng nhanh, hệ thống đường giao thông được mở rộng và rất thích hợp để ta đặt hệ thống sấy tại đây

Ở đây nhiệt độ tháng lạnh nhất khoảng 14,6°C, độ ẩm khoảng 80% do đó độ ẩm gỗ keo sau khi sấy có độ ẩm khoảng 12%

Vị trí này có thời gian nắng cao nên để tiết kiệm chi phí ta sẽ để gỗ tự thoát ẩm đến độ

ẩm khoảng 35% sau đó ta bắt đầu sấy gỗ

Độ ẩm đầu vào thiết bị 35%

Nhiệt độ sấy khoảng 80 - 90°C do gỗ của ta phục vụ nhu cầu trong nước là chủ yếu như sản suất đồ gỗ, đồ mỹ nghệ… nên yêu cầu chất lượng gỗ loại 2

2.6 Tính toán thiết kế thiết bị sấy:

2.6.1 Tính toán các kích thước yêu cầu:

Trang 20

Elo=20 m3/mẻ m: số lượng đống gỗ có trong lò sấy Chọn m=4 đống

Với = 25 mm là chiều dày gỗ sấy

b: hệ số điền đầy theo chiều rộng Chọn b=0,9 [1]

l: hệ số điền đầy theo chiều dài Chọn l= 0,89

3

Từ đó ta chọn kích thước đống gỗ là:

 Chiều rộng : bdong= 2 m

 Chiều cao : hdong= 2,5m

 Chiều dài : ldong = 2.5 m

Vậy thể tích đống gỗ là: Vdong=ldong bdong hdong= 2,5 2 2,5 = 12.5 m3

Từ đó ta chọn hầm sấy có kích thước như sau [ Sấy gỗ- ĐH Nông Lâm]

-Chiều dài lò sấy:

L = ldong x m + 0,5 x 5= 2,5 x 4 + 0,5 x 5 = 12,5 m Chiều dài lò sấy quá lớn ta chia thành 3 lò sấy khác nhau mỗi lò có chiều dài 4,2m

- Chiều rộng lò sấy

B=bdong+ 0,5 x 2= 2 +0,5 x 2 = 3 m

- Chiều cao lò sấy

H= hdong+ Hk + h1 + h2 + h3 = 2,5 + 0,9 + 0,1 + 0,3 + 0,4 = 4,2 m

Trang 21

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

h3 = 0,4m : chiều cao xe goong

2.6.1.2 Kích thước bên trong mỗi buồng sấy:

L x B x H = 4,2 x 3 x 4,2 m

2.6.2 Chọn tác nhân sấy:

2.6.3 Phân tích lựa chọn chất tải nhiệt và lưu lượng cần thiết:

Trong thiết bị sấy sử dụng nhiệt độ cao, tác nhân sấy được sử dụng nhiều nhất là không khí nóng Vì vậy, môi chất tải nhiệt thường dùng để cấp nhiệt cấp nhiệt gián tiếp cho không khí trong các thiết bị trao đổi nhiệt Các môi chất tải nhiệt phổ biến là hơi nước bão hòa, hơi nước quá nhiệt, khói nóng và dầu truyền nhiệt

- Hơi nước bão hòa ngưng tụ tỏa nhiệt lớn nên calorife khí - hơi có cấu tạo gọn nhẹ, có thể làm cánh về phía không khí, thiết bị không bám bẩn, làm việc với nhiệt độ thấp nên tuổi thọ cao Hơn nữa dễ điều chỉnh nhiệt độ của hơi bằng cách điều chỉnh áp suất của hơi Tuy nhiên hơi nước bão hòa không thể làm việc ở nhiệt độ cao vì nếu nhiệt độ hơi càng tăng thì áp suất hơi càng tăng đồng thời nhiệt ẩn hóa hơi càng giảm

- Hơi quá nhiệt thường chỉ dùng trong trường hợp cấp nhiệt trực tiếp cho vật liệu sấy và sấy các vật liệu dễ cháy, dễ nổ Hơi nước quá nhiệt có nhược điểm chính là hệ số truyền nhiệt thấp và trong quá trình chuyển tải nhiệt rất dễ ngưng tụ gây mất mát nhiệt Bên cạnh

đó hơi nước quá nhiệt cũng rất khó điều chỉnh nhiệt độ

- Khói lò làm môi chất tải nhiệt thì hệ thống thiết bị đơn giản, giá thành thấp Nhược điểm của nó là calorife khí – khói làm việc ở nhiệt độ cao, bề mặt truyền nhiệt bị bám bụi… nên giảm tuổi thọ thiết bị, đồng thời calorife khí – khói có hệ số dẫn nhiệt thấp hơn calorife khí - hơi nên tốn nhiều kim loại chế tạo, việc điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy khó hơn so với calorifer khí – hơi

- Dầu truyền nhiệt là môi chất tải nhiệt hoàn hảo, nhiệt độ sôi của nó khá cao nên áp suất làm việc của thiết bị thấp (3 ÷ 5) kg/cm2, dễ dàng duy trì và điều chỉnh nhiệt độ Nhưng

Trang 22

dầu truyền nhiệt có giá thành cao và phải nhập từ nước ngoài nên việc sử dụng có phần bị hạn chế

Đối với sấy gỗ keo dùng thiết bị sấy buồng,tác nhân sấy là không khí nóng qua phân tích ưu nhược điểm của từng chất tải nhiệt ta chọn chất tải nhiệt là hơi nước bão hòa cho

hệ thống

2.6.4 Chọn thời gian sấy:

Tham khảo bài báo cáo nghiên cứu khoa học về sấy gỗ của thầy Trần Văn Vang :

Stt Kiểu buồng sấy

Thời gian sấy(ngày) Tỷ lệ phế phẩm(%) Chiều dày(mm) Chiều dày(mm)

20 25 30 40 20 25 30 40

1 Hầm sấy gia nhiệt bằng khói 17 20 22 25 4 5 8 8

2 Hầm sấy gia nhiệt hơi nước 16 19 21 23 4 4 5 7

Bảng 2-1 Thời gian sấy và tỷ lệ phế phẩm gỗ keo

 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 tiêu chuẩn sấy trong lò sấy tuần hoàn cưỡng bức mất 5 ngày Cũng ở điều kiện như vậy nếu sấy gỗ keo thì mất

25 ngày mới đạt yêu cầu Như vậy hệ số hiệu chỉnh loại gỗ ở đây sẽ là :

An = 19 / 5 = 3,8 (2-1)

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

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 = 0,00283 3 =0,35375

Trang 23

Trong đó:  là chiều dày ván,  = 25 mm

- Đối với gỗ keo là loại gỗ tương đối khó sấy nên ảnh hưởng của chiều dày gỗ đến thời gian sấy là rất lớn nên ta nhân thêm hệ số 1,25

Suy ra : As = 1,25 0,35375 = 0,442 (2-2)

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

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

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 = 1,1 (2-3)

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

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

Dưới đây là hệ số ảnh hưởng của tuần hoàn không khí và của hầm sấy đến thời gian sấy

Av chọn theo 1:

Tuần hoàn cưỡng bức mạnh w > 2 m/s

 Đối với ván rất mỏng  < 22mm : Av = 1,2

Định dạng
Số trang	47
Dung lượng	1,49 MB