Nghiên cứu sự ảnh hưởng của độ ẩm ban đầu tới quá trình truyền nhiệt của gỗ keo tai tượng sử dụng trong công nghệ sản xuất ván ghép thanh

LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hồn thành khố luận cho phép tơi bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Thạc sĩ Nguyễn Văn Thuận giáo Nguyễn Thị n, thầy tận tình hướng dẫn tơi thời gian nghiên cứu khố luận Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo Khoa Chế biến Lâm sản, Trung tâm thông tin – Thư viện, phòng ban Trường Đại học Lâm Nghiệp giúp đỡ tơi hồn thành khố luận cách tốt Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Trung tâm thí nghiệm – Khoa Chế biến Lâm sản Trường Đại học Lâm Nghiệp bạn bè tạo điều kiện giúp đỡ trình nghiên cứu Hà Nội, ngày 15 / / 2009 Sinh viên Nguyễn Văn Bình ĐẶT VẤN ĐỀ Trong lĩnh vực chế biến gỗ đặc biệt công nghệ sản xuất ván ghép khâu quan trọng sấy gỗ Sấy gỗ khâu cơng nghệ có tính định đến chất lượng sản phẩm đặc biệt sản phẩm xuất Đối với gỗ, sấy không là trình tách ẩm khỏi gỗ cách tuý mà q trình cơng nghệ, gỗ sau sấy đạt độ ẩm định theo yêu cầu mà cịn phải đảm bảo khơng nứt nẻ, cong vênh với chi phí lượng ( nhiệt năng, điện ) thấp nhất, kinh tế Như để xác định chế độ sấy thích hợp cho loại vật liệu sấy ta cần nghiên cứu q trình truyền nhiệt vào gỗ sấy Từ ta xác định lượng nhiệt truyền vào gỗ thời gian sấy cách xác Từ yêu cầu thực tế đặt em định thực đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm ban đầu tới trình truyền nhiệt gỗ Keo tai tượng sử dụng công nghệ sản xuất ván ghép thanh” Trong trình thực đề tài, thiếu mặt kinh nghiệm kiến thức hạn chế nên làm em tránh khỏi thiếu sót Em mong bảo thầy để khố luận hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 12 / /2009 Sinh viên Nguyễn văn Bình Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU Những vấn đề chung Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Tìm ảnh hưởng độ ẩm ban đầu tới truyền nhiệt vào gỗ ( gỗ Keo tai tượng ) Phạm vi nghiên cứu đề tài: Đề tài nghiên cứu với đối tượng cụ thể gỗ Keo tai tượng Phương pháp nghiên cứu: Đề tài thực phương pháp thực nghiệm phương pháp kế thừa Nội dung nghiên cứu: - Tìm hiểu chung nguyên liệu - Sự ảnh hưởng độ ẩm đến nguyên liệu - Tìm hiểu trình truyền nhiệt vào gỗ 1.1 Khái niệm độ ẩm truyền nhiệt 1.1.1 Độ ẩm Độ ẩm khái niệm chun mơn lượng dung dịch (nước) có chất rắn Đây đại lượng vật lý đo đếm nhiều phương pháp Độ ẩm gỗ có loại độ ẩm thường sử dụng chuyên môn chế biến gỗ độ ẩm tương đối, độ ẩm tuyệt đối độ ẩm thăng Độ ẩm có ảnh hưởng lớn tới tính chất lý vật liệu đặc biệt vật liệu gỗ Quá trình nghiên cứu độ ẩm ảnh hưởng độ ẩm tới tính chất vật liệu gỗ trình bày nhiều đề tài giáo trình khoa học gỗ 1.1.2 Quá trình truyền nhiệt Sấy trình tách ẩm( nước nước) khỏi vật liệu sấy vật liệu sấy nhận lượng để ẩm từ lòng vật liệu sấy dịch chuyển bề mặt vào mơi trường tác nhân sấy Trong lịng vật liệu sấy trình dẫn nhiệt khuếch tán ẩm hỗn hợp Trao đổi nhiệt - ẩm bề mặt vật liệu sấy với tác nhân sấy trình trao đổi nhiệt trao đổi ẩm đối lưu liên hợp Quá trình bên vật liệu sấy chủ yếu chịu ảnh hưởng dạng liên kết ẩm với cốt khơ vật liệu, q trình bề mặt vật liệu sấy chủ yếu chịu ảnh hưởng cấu trao đổi nhiệt ẩm thông số tác nhân sấy vật liệu sấy 1.2 Tìm hiểu gỗ Keo Tai Tượng 1.2.1 Đặc điểm cấu tạo tính chất chủ yếu gỗ Keo tai tượng: 1.2.1.1 Đặc điểm cấu tạo: * Điều kiện sinh trưởng,đặc điểm ngoại quan: Keo tai tượng 130 loài Acacia, trồng diện tích rộng thuộc vùng nhiệt đới cận nhiệt đới Nơi có diện tích trữ lượng trồng Keo tai tượng lớn Australia, New Guinca, Malaysia, Philippine… Keo tai tượng loài mọc nhanh, tăng trưởng đường kính đạt cm/năm chiều cao đạt m/năm thời gian từ 1đến năm tuổi Keo tai tượng phát triển nhanh độ tuổi 7-8 năm tuổi, sau tốc độ tăng trưởng (về thể tích) giảm dần Tốc độ tăng trưởng mạnh chiều cao đường kính 2-4 năm đầu, với mật độ thích hợp 2m x 2m; 2,5m x 2,5m Keo tai tượng trồng phát triển nhiều điều kiện lập địa kể vùng đất bạc màu, đất khô… Điều kiện thích hợp loại vùng đất có độ pH đất từ 4-6 lượng mưa trung bình năm từ 1400-2000 mm * Cấu tạo gỗ Cấu tạo gỗ nhân tố chủ yếu định đến tính chất gỗ Cấu tạo xem biểu bên tính chất Những biểu bên ngồi cấu tạo sở để giải thích tượng sản sinh q trình gia cơng chế biến, lựa chọn công nghệ sản xuất phù hợp Theo nghiên cứu Lê Xuân Tình, Đinh Xuân Thành (1993) Phạm Văn Chương (1997), Keo tai tượng loài có gỗ lõi, gỗ giác phân biệt Gỗ giác có màu vàng nhạt, gỗ lõi có màu xám đen Khi vừa chặt hạ, nhận biết gỗ giác gỗ lõi cách rõ ràng Ở độ tuổi 5-10 năm, tỷ lệ trung bình phần gỗ lõi khoảng 75% Vùng tuỷ (đặc biệt giai đoạn 10 năm) hình thành vùng “gỗ già” mềm, xốp, làm giảm độ bền tỷ lệ lợi dụng gỗ Một nhược điểm Keo tai tượng rỗng ruột Tỷ lệ rỗng ruột chiếm khoảng 35% thể tích độ tuổi từ năm trở lên Đây đặc điểm cần đặc biệt quan tâm định tuổi chặt hạ lựa chọn công nghệ sản phẩm Keo tai tượng lồi mọc nhanh Tăng trưởng đường kính trung bình từ 2,6-3,4 cm/năm; vịng năm phần gỗ sớm phần gỗ muộn phân biệt không rõ ràng Trên mặt cắt ngang quan sát theo vòng năm vòng tương đối tròn đồng tâm vây quanh tuỷ Tăng trưởng chiều cao phụ thuộc nhiều vào điều kiện lập địa Quan sát thơ đại ta thấy, Keo tai tượng có thớ gỗ tương đối thẳng thô; mạch gỗ phân tán tụ hợp đơn kép xen kẽ, số lượng mạch gỗ nhiều; tia gỗ có số lượng tương đối nhiều, kích thước trung bình Tổ chức tế bào mơ mềm nối tiếp thành dây dọc theo thân cây, hình thức phân bố mặt cắt ngang vây quanh mạch theo đường trịn khơng kín 1.2.1.2 Một số tính chất vật lý chủ yếu Keo tai tượng * Độ ẩm tuyệt đối Độ ẩm tuyệt đối gỗ tỷ số tính theo phần trăm khối lượng nước có gỗ khối lượng gỗ khơ kiệt - Gỗ giác : MC = 88% - Gỗ lõi : MC = 103% * Tỷ lệ giãn nở - Gỗ giác: Tỷ lệ giãn nở theo phương dọc thớ: 0,28% Tỷ lệ giãn nở theo phương xuyên tâm: 2,26% Tỷ lệ giãn nở theo phương tiếp tuyến: 6,72% Tỷ lệ giãn nở thể tích : 9,47% - Gỗ lõi: Tỷ lệ giãn nở theo phương dọc thớ: 0,28% Tỷ lệ giãn nở theo phương xuyên tâm: 1,64% Tỷ lệ giãn nở theo phương tiếp tuyến: 5,42% Tỷ lệ giãn nở thể tích : 7,49% * Tỷ lệ co rút - Gỗ giác: Tỷ lệ giãn nở theo phương dọc thớ: 0,33% Tỷ lệ giãn nở theo phương xuyên tâm: 2,63% Tỷ lệ giãn nở theo phương tiếp tuyến: 6,95% Tỷ lệ giãn nở thể tích : 10,34% - Gỗ lõi: Tỷ lệ giãn nở theo phương dọc thớ: 0,3% Tỷ lệ giãn nở theo phương xuyên tâm: 1,86% Tỷ lệ giãn nở theo phương tiếp tuyến: 6,04% Tỷ lệ giãn nở thể tích : 8,18% * Khối lượng thể tích - Khối lượng thể tích trung bình : 0,477 g/cm3 - Gỗ giác: Khối lượng thể tích gỗ khơ kiệt: 0,53 g/cm3 Khối lượng thể tích bản: - Gỗ lõi: Khối lượng thể tích gỗ khơ kiệt: Khối lượng thể tích bản: 0,47 g/cm3 0,45g/cm3 0,42g/cm3 1.2.1.3 Một số tính chất học chủ yếu gỗ Keo tai tượng * Ứng suất ép - Ứng suất ép dọc gỗ giác: 81,0 MPa - Ứng suất ép dọc gỗ lõi : 66,5 MPa - Ứng suất ép ngang toàn tiếp tuyến gỗ giác : 4,782 MPa - Ứng suất ép ngang toàn xuyên tâm gỗ giác : 5,93 MPa - Ứng suất ép ngang toàn tiếp tuyến gỗ lõi : 4,51 MPa - Ứng suất ép ngang toàn xuyên tâm gỗ lõi : 5,31 MPa - Ứng suất ép ngang cục tiếp tuyến gỗ giác : 7,50 MPa - Ứng suất ép ngang cục xuyên tâm gỗ giác : 9,23 MPa - Ứng suất ép ngang cục tiếp tuyến gỗ lõi : 6,75 MPa - Ứng suất ép ngang cục xuyên tâm gỗ lõi : 6,15 MPa * Ứng suất uốn tĩnh - Ứng suất uốn tĩnh gỗ giác : 94,6 MPa - Ứng suất uốn tĩnh gỗ lõi : 87,1 MPa *Mô đun đàn hồi - Mô đun đàn hồi gỗ giác : 9,35 x 103 MPa - Mô đun đàn hồi gỗ lõi : 8,24 x 103 MPa * Độ cứng tĩnh gỗ - Gỗ giác: Mặt cắt ngang: 46,20 MPa Mặt cắt tiếp tuyến: 36,97 MPa Mặt cắt xuyên tâm: 34,70 MPa 1.2.1.4 Thành phần hoá học Theo tác giả R.H.M.J.Lemmes, I.Soerianegara and W.C.Wong (1995), thành phần chủ yếu gỗ Keo tai tượng thể bảng sau: Thành phần hoá học Đơn vị Giá trị Holocellulose % 78  -cellulose % 46,5 Lignhin % 27 Pentosan % 14 Ash % 0,2 Độ axit-bazơ pH 6,2-6,4 Bảng 1.1.Thành phần hoá học gỗ Keo 1.2.1.5 Khả chống phá hoại sinh vật môi trường gỗ Keo tai tượng Keo tai tượng lồi mọc nhanh rừng trồng khả chống phá hoại sinh vật môi trường gỗ rừng tự nhiên công trình nghiên cứu U Sehmitt W Liese (Federal Research Centre Frestry and Forest Clermany) ( năm 1993) cơng trình nghiên cứu khoa Chế biến lâm sản, đai học Lâm nghiệp vấn đề tổn thương biến màu gỗ Keo tai tượng sau chặt hạ Kết nghiên cứu cho thấy: Sau chặt hạ tuần, gỗ Keo tai tượng có tượng biến màu vùng tâm gỗ, không bị mối, mọt xâm nhập; khúc gỗ bóc vỏ có tượng nấm xâm nhập bề mặt khúc gỗ mức độ thấp Do gỗ Keo tai tượng cần gia công, chế biến điều kiện gỗ tươi 1.2.1.6 Kết luận chung gỗ Keo tai tượng Keo tai tượng loài mọc nhanh rừng trồng, tán rộng dày đặc, có khả cải tạo tốt chống sói mịn… Về mặt cấu tạo thấy loại gỗ có giác, lõi phân biệt rõ ràng; độ tuổi 10 năm bắt đầu xuất vùng “gỗ già” vùng gỗ gây tượng rỗng ruột cho gỗ sau Phần gỗ giác có khối lượng thể tích tiêu độ bền học lớn phần gỗ lõi (trừ độ cứng tĩnh gỗ), điều khác hẳn với loại gỗ thông thường Nguyên nhân tượng phần gỗ lõi bị ảnh hưởng phần “gỗ già” Đồng thời, theo Kohii Mutara (1994), tượng trồng Keo tai tượng vùng có khí hậu nóng lạnh rõ rệt Tuy nhiên, gỗ khai thác gỗ chưa thành thục sinh học, tính chất vật lý học cịn có thay đổi Vì vậy, cần có nghiên cứu để đưa trị số định lượng xác loại trước sử dụng Căn vào số đặc điểm ngoại quan, tính chất vật lý, học chủ yếu gỗ Keo tai tượng kết luận loại gỗ có độ cứng trung bình hồn tồn đáp ứng u cầu ngun liệu làm ván ghép 1.2.2 Những khái niệm độ ẩm gỗ Quá trình sấy gỗ trình rút nước gỗ ra, tức trình làm bay nước gỗ - trình làm khô gỗ Lượng nước gỗ tồn nhiều dạng khác Như ta nghiên cứu môn khoa học gỗ, nước tồn gỗ hai dạng chủ yếu: nước liên kết nước tự Nước tự nước nằm không bào, ruột tế bào gỗ tức nằm hệ thống mao quản gỗ, nên gọi nước mao quản, cịn loại nước dính (nước thấm) lượng ẩm nằm vách tế bào gỗ, bó cellulose phần liên kết hoá học qua cầu hidro phân tử nước phân tử cellulose Ranh giới hai loại nước định điểm bão hoà thớ gỗ 1.2.2.1 Độ ẩm tương đối gỗ Độ ẩm tương đối gỗ hàm lượng nước chứa gỗ quy đơn vị khối lượng gỗ tươi tính cơng thức sau: Wa = G  Go 100% G Trong G: Khối lượng gỗ ban đầu G0: Khối lượng gỗ khô kiệt Wa : Độ ẩm tương đối (%) Độ ẩm tương đối gỗ biến thiên từ 0% đến 100% Giữa trọng lượng gỗ khô kiệt G0 độ ẩm tương đối gỗ biểu diễn dạng khác: G0 = G(1 – Wa) Khối lượng gỗ tươi trước lúc sấy ví dụ G1 gỗ có độ ẩm Wa1 Sau sấy gỗ khô đi, khối lượng gỗ lúc G2 tương ứng với độ ẩm Wa2 Dựa vào trọng lượng gỗ khô kiệt trước sau lúc sấy luôn không đổi, ta có cơng thức sau: G0 = G1(1 – Wa1) = G2(1 – Wa2) Trong đó: Wa1: độ ẩm tươi (%) Wa2: Độ ẩm gỗ thời điểm bình thường G1 : Khối lượng gỗ tươi G2: Khối lượng gỗ thời điểm bình thường Từ rút ra: G  Wa1  G1 - Wa2 Cơng thức có đại lượng: Khối lượng độ ẩm tương đối gỗ trước sau sấy Như biết đại lượng đại lượng ta suy đại lượng thứ cách dễ dàng Trong kỹ thuật sấy gỗ số nước, người ta dựa vào công thức để theo dõi biến đổi độ ẩm gỗ sau giai đoạn sấy, cách trang bị thêm lò sấy hệ thống cần kiểm tra Gỗ kiểm tra có độ ẩm W1 biết trước, Xác định theo phương pháp xác định độ ẩm bình thường, đem treo vào giá cân có khối lượng G1, gỗ kiểm tra phải lựa chọn cho độ ẩm đại diện cho độ ẩm trung bình đống gỗ lị sấy Trong trình sấy, khối lượng gỗ kiểm tra giảm dần gỗ khô Qua hệ thống đòn cân đọc giá trị khối lượng G2 thời điểm ta muốn theo dõi độ ẩm gỗ sấy Sau dựa vào cơng thức trên, tính giá trị độ ẩm W2 cách dễ dàng 1.2.2.2 Độ ẩm tuyệt đối gỗ Độ ẩm tuyệt đối gỗ hàm lượng nước chứa gỗ quy đơn vị trọng lượng gỗ khơ kiệt tính cơng thức: W= G  Go 100% Go Trong thực tế người ta hay dùng khái niệm độ ẩm nói đến độ ẩm gỗ tức nói đến độ ẩm tuyệt đối gỗ Tuy thế, kỹ thuật sấy gỗ, khái niệm độ ẩm tương đối dùng nhiều Độ ẩm tuyệt đối gỗ biến thiên từ – (   ) Giữa khối lượng gỗ khơ kiệt độ ẩm tuyệt đối gỗ có mối quan hệ sau: 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 29/3 30/3 22 23 10 11 12 13 15 16 17 18 19 20 21 22 23 10h5' 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 63 61 60 60 60 59 63 60 62 62 61 60 63 60 63 63 62 60 62 61 62 60 61 62 63 60 62 62 57 60 61 62 62 62 62 60 60 63 60 62 63 62 30 14 14 15 15 15 14 14 14 14 14 15 15 13 15 14 14 15 15 14 14 14 15 14 15 13 15 14 13 14 14 14 14 11 13 12 13 13 11 12 11 10 34 35 35 35 34 39 40 39 40 40 39 39 37 37 36 35 35 34 36 36 35 35 35 35 34 36 35 35 36 35 35 35 35 34 33 34 35 33 35 33 33 32 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 31/3 1./4 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 10 11 12 13 63 62 62 62 62 62 63 61 60 63 60 62 63 62 62 74 74 73 74 75 75 75 75 75 76 75 75 75 76 76 76 75 74 9 11 10 10 11 10 12 11 11 11 12 10 6 7 6 6 3.5 Xử lý số liệu Từ mẫu ban đầu ta chia làm nhóm Mỗi nhóm có mẫu Nhóm 1: Mẫu có độ ẩm ≈ 36% Nhóm 2: Mẫu có độ ẩm ≈ 41% Nhóm 3: Mẫu có độ ẩm ≈ 49% Kết sử lý số liệu trình bày bảng biểu sau: 31 33 33 33 32 33 32 32 32 30 29 28 26 25 25 23 22 20 20 19 16 17 17 17 19 14 14 17 13 15 15 16 14 12 G1(Kg) 0.388 0.371 0.34 0.319 0.316 0.278 0.274 0.261 TC 27 31 40 47 60 60 75 Cw(Kcal/Kg C) 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 Wa 0.327 0.296 0.232 0.182 0.174 0.061 0.047 Co(Kcal/Kg C) 0.297 0.302 0.312 0.321 0.336 0.336 0.339 G3(Kg) 0.403 0.392 0.364 0.344 0.338 0.275 0.269 0.246 TC 27 31 40 47 60 60 75 Cw(Kcal/Kg C) 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 Cp(Kcal/Kg C) 0.337 0.337 0.337 0.339 0.350 0.341 0.343 Wa 0.390 0.372 0.324 0.285 0.272 0.105 0.086 Co(Kcal/Kg C) 0.297 0.302 0.312 0.321 0.336 0.336 0.339 Q(Kcal) 3.875 4.589 5.077 6.641 5.684 5.919 Cp(Kcal/Kg C) 0.345 0.346 0.347 0.349 0.359 0.345 0.346 Q(Kcal) 0.542 1.643 2.400 4.000 3.126 3.351 Bảng 02: Kết sử lý số liệu nhóm G2(Kg) 0.431 0.419 0.391 0.369 0.365 0.307 0.301 0.28 TC 27 31 40 47 60 60 75 Cw(Kcal/Kg C) 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 Wa 0.350 0.332 0.284 0.241 0.233 0.088 0.070 Co(Kcal/Kg C) 0.297 0.302 0.312 0.321 0.336 0.336 0.339 Gtb1(Kg) 0.407 0.394 0.365 0.344 0.340 0.287 0.281 0.262 TC 27 31 40 47 60 60 75 Cw(Kcal/Kg C) 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 Wa 0.356 0.334 0.281 0.237 0.228 0.085 0.068 Co(Kcal/Kg C) 0.297 0.302 0.312 0.321 0.336 0.336 0.339 32 Cp(Kcal/Kg C) 0.340 0.341 0.343 0.345 0.355 0.343 0.345 Q(Kcal) 0.572 1.743 2.543 4.279 3.475 3.735 Cp(Kcal/Kg C) 0.341 0.341 0.343 0.344 0.355 0.343 0.345 Q(Kcal) 0.538 1.626 2.368 3.977 3.243 3.490 t 12 38 41 138 147 Wa 0.356 0.334 0.281 0.237 0.228 0.085 0.068 Q(Kcal) 0.538 1.626 2.368 3.977 3.243 3.490 Đồ thị 1: Sự giảm độ ẩm nhóm gỗ theo thời gian 33 Đồ thị Nhiệt lượng truyền vào nhóm gỗ theo thời gian Bảng 03: Kết sử lý số liệu nhóm o G4(Kg) 0.471 0.456 0.43 0.411 0.406 0.33 0.321 0.287 TC G5(Kg) 0.564 0.548 0.514 0.481 0.476 0.379 0.37 0.335 TC Gtb2(Kg) 0.550 0.536 0.500 0.472 0.466 0.367 0.358 0.322 TC Co(Kcal/Kg C) 0.297 0.302 0.312 0.321 0.336 0.336 0.339 Wa 0.406 0.389 0.348 0.304 0.296 0.116 0.095 Co(Kcal/Kg C) 0.297 0.302 0.312 0.321 0.336 0.336 0.339 27 31 40 47 60 60 75 Cw(Kcal/Kg C) 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 o TC Wa 0.391 0.371 0.333 0.302 0.293 0.130 0.106 27 31 40 47 60 60 75 o G6(Kg) 0.616 0.603 0.555 0.523 0.517 0.392 0.382 0.344 Cw(Kcal/Kg C) 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 Cp(Kcal/Kg C) 0.345 0.346 0.348 0.351 0.360 0.347 0.348 Cp(Kcal/Kg C) 0.347 0.348 0.350 0.351 0.361 0.345 0.347 Wa 0.442 0.430 0.380 0.342 0.335 0.122 0.099 Co(Kcal/Kg C) 0.297 0.302 0.312 0.321 0.336 0.336 0.339 Wa 0.415 0.399 0.356 0.317 0.310 0.123 0.100 Co(Kcal/Kg C) 0.297 0.302 0.312 0.321 0.336 0.336 0.339 27 31 40 47 60 60 75 Cw(Kcal/Kg C) 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 27 31 40 47 60 60 75 Cw(Kcal/Kg C) 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 o 34 Q(Kcal) 0.000 0.631 1.946 2.881 4.828 3.774 4.017 Q(Kcal) 0.000 0.762 2.338 3.374 5.664 4.320 4.619 Cp(Kcal/Kg C) 0.351 0.353 0.353 0.355 0.364 0.346 0.347 Q(Kcal) 0.000 0.851 2.549 3.709 6.208 4.475 4.774 Cp(Kcal/Kg C) 0.348 0.349 0.351 0.352 0.362 0.346 0.347 Q(Kcal) 0.000 0.748 2.278 3.321 5.567 4.190 4.470 t 12 38 41 138 147 Wa 0.415 0.399 0.356 0.317 0.310 0.123 0.100 Q(Kcal) 0.000 0.748 2.278 3.321 5.567 4.190 4.470 Đồ thị 3: Sự giảm độ ẩm nhóm gỗ theo thời gian 35 Đồ thị 4: Nhiệt lượng truyền vào nhóm gỗ theo thời gian Bảng 04: Kết sử lý số liệu nhóm o G7(Kg) 0.452 0.441 0.402 0.372 0.365 0.271 0.266 0.231 TC G8(Kg) 0.428 0.416 0.384 0.359 0.353 0.281 0.274 0.251 TC G9(Kg) 0.435 0.422 0.393 0.37 0.365 0.289 Wa 0.489 0.476 0.425 0.379 0.367 0.148 0.132 Co(Kcal/Kg C) 0.297 0.302 0.312 0.321 0.336 0.336 0.339 Wa 0.414 0.397 0.346 0.301 0.289 0.107 0.084 Co(Kcal/Kg C) 0.297 0.302 0.312 0.321 0.336 0.336 0.339 27 31 40 47 60 60 75 Cw(Kcal/Kg C) 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 27 31 40 47 60 60 75 Cw(Kcal/Kg C) 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 o o TC 27 31 40 47 60 60 Cw(Kcal/Kg C) 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 Wa 0.416 0.398 0.354 0.314 0.304 0.121 36 Cp(Kcal/Kg C) 0.357 0.358 0.358 0.358 0.367 0.348 0.350 Cp(Kcal/Kg C) 0.348 0.349 0.350 0.350 0.360 0.345 0.346 Co(Kcal/Kg C) 0.297 0.302 0.312 0.321 0.336 0.336 Q(Kcal) 0.000 0.632 1.872 2.665 4.416 3.113 3.349 Q(Kcal) 0.000 0.580 1.746 2.516 4.193 3.196 3.412 Cp(Kcal/Kg C) 0.348 0.349 0.350 0.352 0.361 0.346 Q(Kcal) 0.000 0.589 1.790 2.603 4.351 3.298 0.281 0.254 75 0.42 t 12 38 41 138 147 Gtb3(Kg) 0.438 0.426 0.393 0.367 0.361 0.280 0.274 0.245 o TC 0.339 Wa 0.489 0.476 0.425 0.379 0.367 0.148 0.132 Cw 27 31 40 47 60 60 75 0.096 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.347 3.509 0.351 0.352 0.353 0.353 0.363 0.346 0.347 Q(Kcal) 0.000 0.600 1.803 2.595 4.320 3.202 3.423 Q(Kcal) 0.000 0.632 1.872 2.665 4.416 3.113 3.349 Wa 0.440 0.425 0.376 0.332 0.320 0.125 0.104 37 Co Cp 0.297 0.302 0.312 0.321 0.336 0.336 0.339 Wa 0.6 0.5 0.4 0.3 Wa 0.2 0.1 0 12 38 41 138 147 Đồ thị 5: Sự giảm độ ẩm nhóm gỗ theo thời gian Q(K c al) Q (K cal ) 0 12 38 41 138 147 Đồ thị 6: Nhiệt lượng truyền vào nhóm gỗ theo thời gian Chương 4: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ 4.1 Nhận xét đánh giá trình sấy giai đoạn đầu: Độ ẩm trung bình nhóm ≈ 36%, nhóm ≈ 41%, nhóm ≈ 49% Đây độ ẩm độ ẩm bão hoà thớ gỗ, nước tự gỗ cịn khoảng 6÷7% nhóm 1; 13÷14% nhóm 2; 20÷21% nhóm Lượng nước tương đối ít, khả truyền nhiệt Lượng nước tự bay nhiệt độ sấy lớn nhiệt độ sấy ban 38 đầu khoảng thời gian theo bảng ≈ 76(giờ) Lượng nước thoát khỏi gỗ thời gian tương đối dài EMC (độ ẩm thăng khơng khí lị) cao nhiệt độ sấy giai đoạn ≈600C Nhiệt độ làm cho nước bay bề mặt thoáng song thời gian truyền nhiệt cho tồn mẫu đến 600C lâu, giai đoạn làm nước tự bay tới độ ẩm bão hoà thớ gỗ tương đối dài Đây đặc điểm chế độ sấy mềm 4.2 Nhận xét đánh giá trình sấy giai đoạn 2: (Từ độ ẩm bão hoà thớ gỗ đến độ ẩm thăng bằng) Giai đoạn diễn nhanh chóng, có hai lý sau: - Thứ nhất: Toàn lượng mẫu đạt nhiệt độ cao ( >600C) Lượng nước tự bay hết tạo khoảng trống gỗ tạo điều điều kiện cho nước vách tế bào nhanh chóng - Thứ hai: Nhiệt độ tăng đột ngột từ 620C đến 740C ( Do lựa chọn chế độ sấy phần sở lý thuyết tự động hệ thống sấy Helios) 4.3 Nhận xét đánh giá trình sấy giai đoạn 3: ( Từ độ ẩm thăng gỗ tới độ ẩm yêu cầu (12%)) Giai đoạn lượng nước thoát tương đối chậm so với giai đoạn lượng nhiệt cung cấp cần đủ thời gian làm tách phần nước liên kết với mixen gỗ tiếp tục bay Sự chậm trễ phụ thuộc vào loại gỗ lực liên kết với thành phần khác khác Qua theo dõi trình khoảng 24 4.4 Quá trình truyền nhiệt tiêu hao nhiệt giai đoạn 1: Nhiệt độ giai đoạn truyền vào gỗ với tốc độ chậm (12giờ) nhiệt lượng tiêu hao không lớn ( max ≈ 3,3 Kcal) số lý sau: - Do mục tiêu q trình sấy sản phẩm bị ảnh hưởng Sự thay đổi ẩm “mềm” không đột ngột 39 - Do lượng nước tự gỗ không lớn nên khả truyền nhiệt vào gỗ Song song với khả truyền nhiệt gỗ Vì để tồn lượng gỗ sấy đạt tới 600C lâu EMC lị cao Các ngun nhân làm cho giai đoạn đầu xảy chậm chạp tiêu hao lượng 4.5 Q trình truyền nhiệt tiêu hao nhiệt giai đoạn 2: Ở giai đoạn để nước bay cần nhiệt để tách nước liên kết thành nước tự sau cần nhiệt để tăng khả bay cho nước trình chuyển động gỗ Lượng nhiệt truyền vào lượng nhiệt tiêu hao tương đối lớn cao trình sấy ( max ≈ 5,6 Kcal) 4.6 Quá trình truyền nhiệt tiêu hao nhiệt giai đoạn 3: Ở giai đoạn lượng nhiệt khơng cần tiêu hao lớn vì: Khi nhiệt độ ≈ 700C thể tự lượng nước dễ dàng bay Nước tách khỏi mixen gỗ cần nhiệt lượng không lớn để khỏi gỗ 4.7 Ảnh hưởng độ ẩm ban đầu tới trình truyền nhiệt Đề tài lựa chọn đại diện thang độ ẩm là: 36%, 41%, 49% Qua trình theo dõi tại phần thí nghiệm cho thấy khả truyền nhiệt tiêu hao nhiệt lượng trường hợp khác Điều giải thích sau: - Ở mẫu có độ ẩm lớn khả truyền nhiệt tốt song nhiệt lượng cần tiêu hao lớn tất giai đoạn sấy Và ngược lại, mẫu có độ ẩm nhỏ khả truyền nhiệt nhiệt lượng cần tiêu hao hơn.( Do nhiệt dung nước cao gỗ nên gỗ có độ ẩm lớn tức lượng nước gỗ nhiều gỗ dẫn nhiệt tốt hơn) Điều điều chỉnh thay đổi EMC môi trường sấy 40 - Thời gian để đạt nhiệt độ T0 = 600C theo yêu cầu chế độ sấy nhóm gỗ có độ ẩm lớn nhanh nước tự nhiều - Thời gian để đạt nhiệt độ T0 = 600C nhóm có độ ẩm nhỏ( 36%) chậm lượng nước tự do( thành phần truyền nhiệt chủ đạo) - Điều cho thấy sấy gỗ độ ẩm cao tốn nhiệt lượng cần thay đổi môi trường sấy cho phù hợp - Ở giai đoạn 2: Giai đoạn cung cấp nhiệt để nước liên kết bay Như nhiệt lượng cần cung cấp cho giai đoạn tăng, lực liên kết nước mixen gỗ lớn Sở dĩ có tượng tiếp xúc vật thể rắn gỗ (mixenxenlulô) chất lỏng nước gây nên sức bám bề mặt nước lên gỗ tạo nên tượng vi mao quản gỗ Phân tử xenlulô [+C6H7O2(OH)3¯ ]n phân tử lưỡng cực Phân tử nước ( +HOH¯ ) phân tử lưỡng cực Phân tử xenlulơ có phân tử lượng lớn so với phân tử nước, phân tử xenlulô hút phân tử nước lên bề mặt Đây liên kết điện hố học Do hai mối liên kết mà giai đoạn cần lực lớn( nhiệt lượng lớn) đủ thắng lực liên kết để biến nước liên kết thành nước tự Khi nước thấm (nước liên kết) bắt đầu thoát ra, khoảng cách mixen bắt đầu co hẹp lại, bề dày vách tế bào giảm xuống, vị trí tương đối tế bào thu hẹp lại, làm kích thước gỗ giảm Gỗ bắt đầu có biến dạng: cong vênh, nứt nẻ, … - Ở giai đoạn 3: Giai đoạn cần lượng nhiệt khơng lớn giai đoạn 2, cần đủ lớn để đẩy nước mixen gỗ bề mặt thống ngồi Ở giai đoạn này, tác dụng nhiệt độ cao thời gian dài lị sấy, xenlulơ phản ứng với linhin để tạo thành lilôxenlulô Khả hút nước lilôxenlulô xenlulô nhiều Đồng thời người ta nhận thấy, tác dụng nhiệt độ cao, nhóm hydroxin (OH) phân tử xenlulơ linh động nên “ái lực” với nước yếu sức hút nước gỗ sấy 41 Chương : KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 5.1.Kết luận Sau tiến hành thí nghiệm thu số kết sau: Về độ ẩm gỗ: Thí nghiệm theo dõi giảm độ ẩm ảnh hưởng đến trình truyền nhiệt vào gỗ Về nhiệt lượng truyền vào gỗ: Kết tính tốn cho thấy: - Lượng nhiệt truyền vào gỗ giai đoạn sấy đầu (từ độ ẩm đầu đến độ ẩm bão hoà thớ gỗ) chậm, lượng ẩm thoát nhiều - Lượng nhiệt truyền vào gỗ giai đoạn thứ (từ độ ẩm bão hoà đến độ ẩm thăng bằng) lớn nhất, nhiều lượng ẩm khơng lớn - Lượng nhiệt truyền vào gỗ giai đoạn thứ (từ độ ẩm thăng đến độ ẩm yêu cầu) lớn thấp lượng nhiệt cấp cho giai đoạn thứ hai Từ kết thí nghiệm cho thấy: Sự ảnh hưởng độ ẩm đến trình truyền nhiệt lớn Độ ẩm cao giai đoạn đầu lượng ẩm lớn song nhiệt lượng truyền vào gỗ không nhiều Khi độ ẩm giảm xuống (vẫn trì lượng nhiệt cấp vào) nhiệt lượng truyền vào gỗ tăng lên đến giá trị cực đại, sau giảm xuống trì đến đạt độ ẩm cuối yêu cầu 5.2.Kiến nghị Từ kết luận trên, em xin đưa kiến nghị sau: - Không nên sấy gỗ độ ẩm cao (> 50%) với độ ẩm cao gây tốn lượng thời gian sấy kéo dài, giảm suất, hiệu kinh tế Gỗ có độ ẩm cao 50% nên hong phơi tự nhiên cho giảm bớt độ ẩm tiến hành sấy 42 Tài liệu tham khảo [1] Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn.2001, Truyền nhiệt, NXB Giáo dục HN [2] Vũ Văn Hải,2007, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường ĐH Bách Khoa, HN [3] Hồ Xuân Các, Nguyễn Hữu Quang,2005 Công nghệ sấy gỗ, NXB “Nơng Nghiệp” HN [4].Lê Hồ,2007 Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường ĐH Nơng Lâm Huế [5].Lê Xn Tình, 1998, Khoa học gỗ, Trường ĐH Lâm Nghiệp [6].Trần Văn Phú, 2007, Giáo trình kĩ thuật nhiệt, NXB Giáo dục [7].Luikov A.V, 1966, Lí thuyết dẫn nhiệt, NXB Moscow [8].Phạm Văn Chương, Nguyễn Hữu Quang,Công nghệ sản xuất ván nhân tạo, tập 1, Trường ĐH Lâm Nghiệp, Hà Nội [9].Phạm Văn Chương, 1997, “Nghiên cứu sử dụng gỗ Keo tai tượng để sản xuất ván ghép thanh”, Thông tin Khoa học kỹ thuật kinh tế, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, Hà Nội [10] Phạm Văn Chương, “Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố công nghệ sản xuất ván ghép từ gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium Willd), Luận án tiến sĩ kĩ thuật, Bộ Giáo dục Đào tạo, Hà Nội [11].Nguyễn Văn Thuận, Keo dán gỗ, Trường ĐH Lâm Nghiệp, Hà Nội 43 MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU 1.1 Khái niệm độ ẩm truyền nhiệt 1.1.1 Độ ẩm 1.1.2 Quá trình truyền nhiệt 1.2 Tìm hiểu gỗ Keo Tai Tượng 1.2.1 Đặc điểm cấu tạo tính chất chủ yếu gỗ Keo tai tượng: 1.2.2 Những khái niệm độ ẩm gỗ Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13 2.1.Quá trình truyền nhiệt 13 2.2 Các dạng liên kết lượng liên kết 13 2.3 Quá trình truyền nhiệt vật liệu sấy 13 2.3.1 Định luật Fourier dẫn nhiệt 13 2.3.2 Định luật Fich khuếch tán 15 2.4 Tính chất dẫn nhiệt gỗ 16 2.4.1 Tỷ nhiệt 16 2.4.2 Tính chất truyền nhiệt 18 2.4.3.Tính chất toả nhiệt 19 Chương 3: THỰC NGHIỆM 20 3.1 Bộ điều khiển lò sấy gỗ Helios 20 3.2 Xử lý nguyên liệu 24 3.3 Sấy gỗ 24 3.4 Mô tả thực nghiệm 26 3.5 Xử lý số liệu 31 Chương 4: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ 38 4.1 Nhận xét đánh giá trình sấy giai đoạn đầu: 38 4.2 Nhận xét đánh giá trình sấy giai đoạn 2: (Từ độ ẩm bão hoà thớ gỗ đến độ ẩm thăng bằng) 39 4.3 Nhận xét đánh giá trình sấy giai đoạn 3: ( Từ độ ẩm thăng gỗ tới độ ẩm yêu cầu (12%)) 39 4.4 Quá trình truyền nhiệt tiêu hao nhiệt giai đoạn 1: 39 4.5 Quá trình truyền nhiệt tiêu hao nhiệt giai đoạn 2: 40 4.6 Quá trình truyền nhiệt tiêu hao nhiệt giai đoạn 3: 40 4.7 Ảnh hưởng độ ẩm ban đầu tới trình truyền nhiệt 40 Chương : KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 42 5.1.Kết luận 42 5.2.Kiến nghị 42 Tài liệu tham khảo 43 44 ... thực tế đặt em định thực đề tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm ban đầu tới trình truyền nhiệt gỗ Keo tai tượng sử dụng cơng nghệ sản xuất ván ghép thanh? ?? Trong q trình thực đề tài, thiếu mặt kinh... độ ẩm thường sử dụng chuyên môn chế biến gỗ độ ẩm tương đối, độ ẩm tuyệt đối độ ẩm thăng Độ ẩm có ảnh hưởng lớn tới tính chất lý vật liệu đặc biệt vật liệu gỗ Quá trình nghiên cứu độ ẩm ảnh hưởng. .. CẦN NGHIÊN CỨU Những vấn đề chung Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Tìm ảnh hưởng độ ẩm ban đầu tới truyền nhiệt vào gỗ ( gỗ Keo tai tượng ) Phạm vi nghiên cứu đề tài: Đề tài nghiên cứu với đối tượng