Luận văn tính toán và thiết kế mô hình thực nghiệm sấy lạnh ứng dụng để sấy gỗ

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Tên đề tài: “XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM SẤY LẠNH VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ SẤY GỖ”  GVHD : TS. TRẦN VĂN VANG SVTH : NGUYỄN VĂN MINH LỚP : 05N1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT - ĐIỆN LẠNH o0o  NỘI DUNG ĐỀ TÀI  Chương CHƯƠNG MỞ ĐẦU  Chương I TỔNG QUAN VỀ SẤY LẠNH  Chương II KHẢO SÁT, NGHIÊN CỨU VỀ GỖ  Chương III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM SẤY GỖ SỬ DỤNG BƠM NHIỆT  Chương IV GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH SẤY BƠM NHIỆT  Chương V NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM  Chương VI KẾT LUẬN CH NG M Đ UƯƠ Ở Ầ   Đặt vấn đề: Gỗ là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi trong dân dụng cũng như trong công nghiệp,bởi chúng có những ưu điểm vượt trội so với một số loại vật liệu khác.Tuy nhiên, với cách chế biến hiện nay, phương pháp sấy nóng và sấy đối lưu đòi hỏi thời gian sấy lâu. Do đó, trong thời gian gần đây đã có nhiều nghiên cứu nhằm rút ngắn thời gian sấy như phương pháp sấy chân không nhưng đạt hiệu quả thấp. Vì vậy, nghiên cứu sấy gỗ bằng phương pháp sấy lạnh là điều cần thiết hiện nay. Vì theo lý thuyết sấy lạnh cho phép sấy vật liêu nhanh nhưng lại đảm bảo chất lượng vật sấy  Mục tiêu của đề tài: - Tính toán, thiết kế, chế tạo mô hình thực nghiệm sấy lạnh để sấy thí nghiệm gỗ. - Xây dựng chế độ sấy phù hợp đảm bảo thời gian sấy ngắn nhất nhưng chất lượng gỗ vẫn đảm bảo.  Ch ng Iươ T NG QUAN V S Y L NHỔ Ề Ấ Ạ 1.1 Sấy lạnh Trong phương pháp sấy lạnh, người ta tạo độ chênh áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy bằng cách giảm phân áp suất hơi nước ph trong tác nhân sấy nhờ giảm độ chứa ẩm d. 1.2 Các phương pháp sấy lạnh 1.2.1 Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t > 0oC Với các hệ thống sấy (HTS) lạnh này , người ta tìm cách giảm phân áp suất hơi nước của TNS bằng cách giảm độ chứa ẩm d kết hợp với quá trình làm lạnh (sau khử ẩm bằng hấp thụ) hoặc đôt nóng (sau khử ẩm bằng làm lạnh) 1.2.2 Hệ thống sây thăng hoa Là HTS lạnh mà trong đó ẩm trong VLS ở dạng rắn trực tiếp biến thành hơi đi vào TNS 1.2.3 Hệ thống sấy chân không Là HTS lạnh mà trong đó ẩm trong VLS ở dạng rắn phải chuyển qua thể lỏng trước khi biến thành hơi đi vào TNS  Ch ng IIươ T NG QUAN V S Y L NHỔ Ề Ấ Ạ 1.3 Ưu, nhược điểm của phương pháp sấy lạnh 1.3.1 Ưu điểm  Ở sấy “lạnh”, nhiệt độ “lò” có thể gia giảm từ 18-45 độ C nên có thể sấy trên tất cả các loại sản phẩm.  Các chỉ tiêu về chất lượng như màu cảm quan,mùi vị,khả năng bảo toàn vitamin C cao.  Hiệu suất năng lượng cao hơn cùng với sự thu hồi nhiệt được cải thiện dẫn đến tiêu thụ năng lượng ít hơn cho mỗi đơn vị nước bay hơi.  Quá trình sấy kín nên không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường. 1.3.2 Nhược điểm  Giá thành thiết bị cao, tiêu hao điện năng lớn.  Vận hành phức tạp, người vận hành cần có trình độ kỹ thuật cao.  Nhiệt độ sấy thường gần nhiệt độ môi trường nên chỉ thích hợp với một số loại vật liệu, không sấy được các vật liệu dễ bị vi khuẩn làm hư hỏng ở nhiệt môi trường như bị ôi, thiu, mốc…  Do cuốn bụi nên có thể gây tắc tại thiết bị làm lạnh.  Ch ng IIươ T NG QUAN V S Y L NHỔ Ề Ấ Ạ 1.4 Ứng dụng sấy gỗ sử dụng bơm nhiệt 12 3 1 5 2 4 Hình 2.1 Mô hình máy sấy bơm nhiệt để sấy gỗ  Ch ng IIươ KH O SÁT NGHIÊN C U V GẢ Ứ Ề Ỗ 2.1 Gỗ và công dụng của gỗ:  Gỗ được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, kiến trúc, xây dựng, khai khoáng.  Ngoài ra gỗ còn được dùng làm văn phòng phẩm, nhạc cụ, dụng cụ thể dục thể thao, đóng toa tàu, thùng xe, thuyền, phà, cầu cống, bàn ghế và dụng cụ học sinh, đồ dùng trong gia đình, công sở và chuyên dùng như bệnh viện, thư viện Ch ng II KH O ST NGHIấN C U V G 2.2 Mt s tớnh cht ca g 1 Cu to g G cú cu to theo th g v l mụi trng khụng ng hng do ú s co rỳt ca g theo cỏc hng l khụng ging nhau v cú cu trỳc xp. 2 m cõn bng í ngha ca m cõn bng : nú dựng nh m cui cựng ca quỏ trỡnh sy cú ngha l ta mun sy vt xung m 8% m dựng mụi trng cú m cõn bng l 10% thỡ ta khụng bao gi sy xung 8% c dự thi gian cú di n bao nhiờu , nờn mun sy xuụng 8% thỡ phi dựng mụi trng cú m cõn bng <8%. W, % , h 30 10 0 W cb W Quaù trỗnh laỡm khọ cuớa gọự Quaù trỗnh huùt ỏứm cuớa gọự  Ch ng IIươ KH O SÁT NGHIÊN C U V GẢ Ứ Ề Ỗ 2.2 Một số tính chất của gỗ 3. Độ ẩm bảo hòa thớ gỗ Ví dụ : ở Nga : Wbhtg = 23 % - 31% , Đức : Wbhtg = 23% - 39%  Ý nghĩa Điểm bão hoà thớ gỗ có ý nghĩa lớn vì nó là bước ngoặt của sự thay đổi tính chất gỗ: Cường độ gỗ, sức co giãn, khả năng dẫn điện của gỗ,.v.v  Khi gỗ có W gỗ = 0 ÷ Wbh thì hiện tượng giãn nở phát sinh, cường độ gỗ giảm, hệ số dẫn nhiệt tăng.  Khi gỗ có W gỗ = Wbh thì cường độ gỗ giảm xuống tối thiểu, độ giãn nở tối đa, khả năng dẫn nhiệt ít thay đổi.  Khi gỗ có W gỗ > Wbh thì thể tích, cường độ gỗ, khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt vẫn không thay đổi. 4. Tính co rút của gỗ Do cấu tạo gỗ phức tạp nên sự co rút của gỗ theo các hướng không giống nhau ví dụ như tỉ số co rút giữa hướng tiếp tuyến và xuyên tâm khoảng (1,4 – 2.2) lần. 5. Khả năng dẫn nhiệt Phụ thuộc vào độ rỗng, độ ẩm ,loại gỗ cũng như nhiệt độ . Gỗ dẫn nhiệt theo phương dọc thớ lớn hơn theo phương ngang 1,8 lần.  Ch ng IIươ KH O SÁT NGHIÊN C U V GẢ Ứ Ề Ỗ 2.3 Các phương pháp sấy gỗ hiện nay 2.3.1 Phương pháp hong phơi Hong phơi là hình thức sấy gỗ tự nhiên .Mặt trời cung cấp năng lượng (nhiệt) cho việc làm bay hơi nước ở trong gỗ trong khi đó gió lưu thông không khí xung quanh gỗ Hình 3.3 Bãi hong phơi gỗ [...]... tạo của mô hình 4.1.1 Sơ đồ nguyên lý 12 11 1 1 13 15 2 14 8 10 3 5 7 6 4 9  3 Chương IV GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH SẤY THỰC NGHIỆM 4.1.2 Sơ đồ cấu tạo 11 9 8 7 12 10 15 14 13 1 2 3 4 5 6  Chương IV GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH SẤY THỰC NGHIỆM 4.2 Mô hình thực nghiệm máy sấy bơm nhiệt Hình 4.3 Mô hình thực nghiệm máy sấy bơm nhiệt  Chương V NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 5.1 Quy trình thực nghiệm sấy gỗ Gỗ được... phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường  Chương III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM SẤY GỖ SỬ DỤNG BƠM NHIỆT 3.1 Mục đích và yêu cầu của mô hình 1 Mục đích Mô hình thí nghiệm là mô phỏng của thiết bị sấy sẽ được sử dụng trong thực tế sản xuất, sau đó nhờ mô hình giúp chúng ta có thể thuận lợi trong quá trình nghiên cứu quá trình sấy gỗ ở nhiệt độ thấp Từ đó xây dựng công nghệ và tìm ra biện pháp nâng... + Độ ẩm cuối: ω2 = 12 % + Khối lượng riêng của gỗ: gỗ = 546 kg/m3  Thời gian sấy Chọn T= 40 giờ  Năng suất máy sấy Chọn V= 0,1 m3/mẻ  Chương III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM SẤY GỖ SỬ DỤNG BƠM NHIỆT 3.2 Chọn các thông số tính toán  Tác nhân sấy • Thông số không khí trước khi vào thiết bị buồng sấy + Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị sấy: t1 = 26 0C + Tốc độ gió là 3,5 ÷ 4 m/s Ta chọn... quá trình sản xuất thực tế sau này 2 Yêu cầu - Mô hình phục vụ cho học tập nghiên cứu cho nên phải mang tính khoa học và độ chính xác cao - Có khả năng điều chỉnh được các thông số sấy dễ dàng - Có hệ thống tự động do thời gian sấy gỗ dài  Chương III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM SẤY GỖ SỬ DỤNG BƠM NHIỆT 3.2 Chọn các thông số tính toán  Vật liệu sấy + Vật liệu sấy : Gỗ thông + Độ ẩm ban... HÌNH THỰC NGHIỆM SẤY GỖ SỬ DỤNG BƠM NHIỆT 3.3 Thông số thiết kế buồng sấy thực nghiệm - Kích thước bên trong buồng sấy 1100Lx770Wx880H (mm) - Buồng sấy được bọc cách nhiệt bằng xốp chiều dày 30 mm - Cửa buồng sấy có kích thước 710Lx30Wx470H (mm) - Kích thước của miệng thổi và miệng hút 150x770 (mm) - Bên trong đặt quạt hướng trục công suất 160 W  Chương III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM SẤY... VI KẾT LUẬN 6.1 Kết luận của đề tài Từ thực nghiệm nghiên cứu, sấy gỗ bằng phương pháp sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt đã đạt được những hiệu quả nhất định: thời gian sấy được rút ngắn mà chất lượng gỗ không bị thay đổi nhiều, chi phí năng lượng thấp…Vì vậy việc sử dụng bơm nhiệt để sấy gỗ cần được tiếp tục nghiên cứu một cách toàn diện để tìm ra chế độ sấy tối ưu, nhằm đưa phương pháp sấy này ứng dụng vào... độ ẩm theo thời gian w=f(τ) của gỗ thông  Chương V NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 5.2 Kết quả thực nghiệm 5.2.1 Giữ nguyên chế độ sấy Kết quả - Thời gian sấy nhanh (3-4 ngày) hơn khi sấy bằng phương pháp sấy nóng (7-10 ngày) - Trên bề mặt gỗ bị nứt nẻ nhiều, và hầu hết các thanh đều bi nứt  Chương V NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 5.2 Kết quả thực nghiệm 5.2.2 Thay đổi chế độ sấy 60 50 40 Đ ộ ẩm Độ ẩm g ỗ(%)... (h) Hình 5.2 Sự thay đổi độ ẩm theo thời gian w=f(τ) của gỗ thông  Chương V NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 5.2 Kết quả thực nghiệm 5.2.1 Thay đổi chế độ sấy Kết quả - Chất lượng gỗ tốt hơn hẳn, tỷ lệ gỗ bị nứt nẻ ít hơn nhiều so với sấy một chế độ, các thanh nứt nẻ chủ yếu là do độ ẩm của gỗ ban đầu đưa vào sấy không đồng đều - Thời gian sấy tăng lên do phải duy trì chế độ sấy dịu ở giai đoạn độ ẩm của gỗ. .. đầu của gỗ đưa vào sấy Các thanh gỗ có độ ẩm quá cao hoặc quá thấp sẽ loại ra -Bố trí các mẫu gỗ phải thông qua việc lựa chọn tiêu chuẩn để mẫu gỗ đại diện thích hợp nhất cho toan bộ đống gỗ. Mặt khác cách sắp xếp phải sao cho dễ lấy ra và xếp vào vị trí trong việc kiểm tra định kỳ suốt quy trình sấy gỗ - Đo độ ẩm của gỗ nhờ thiết bị đo độ ẩm gỗ cầm tay và phương pháp cân sấy - Trong quá trình sấy, cứ... NGHIÊN CỨU VỀ GỖ 2.3 Các phương pháp sấy gỗ hiện nay 2.3.2 Sấy cưỡng bức Là phương pháp sấy tạo ra sự đối lưu tuần hoàn cưỡng bức của không khí nóng trong thiết bị sấy Các phương pháp sấy phổ biến hiện nay là:  Sấy đối lưu với tác nhân sấy là không khí nóng  Sấy đối lưu bằng hơi đốt  Sấy đối lưu bằng hơi quá nhiệt  Sấy trong bể dầu  Sấy gỗ theo phương pháp tiếp xúc  Sấy bức xạ  Sấy trong điện