BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ N XÁC ĐỊNH BẰNG GIẢI TÍCH VÀ THỰC NGHIỆM THỜI GIAN SẤY TRONG CÁC THIẾT BỊ SẤY GỖ ĐỐI LƯU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN : GS TSKH TRẦN VĂN PHÚ HÀ NỘI – 2010 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn GS.TSKH Trần Văn Phú Các kết nêu luận văn trung thực, có nguồn gốc rõ ràng, khơng phải chép tồn văn cơng trình khác Hà Nội, Tháng 11 Năm 2010 Tác giả Nguyễn Thị n I LỜI CẢM ƠN Sau thời gian làm việc nghiêm túc, đến Luận văn tốt nghiệp tơi hồn thành Đạt thành vậy, trước tiên, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Thầy giáo hướng dẫn, GS.TSKH Trần Văn Phú tận tình bảo, cung cấp kiến thức tài liệu giúp đỡ cho tơi suốt q trình thực luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Thầy, Cơ Viện khoa học & Cơng Nghệ nhiệt – lạnh, trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Đào tạo Sau đại học truyền cho tơi kiến thức q báu q trình theo học trường Xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ tơi hồn thành nhiệm vụ giao Do thời gian thực có hạn kiến thức thân nhiều hạn chế, nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận bảo, góp ý phê bình Thầy, Cơ bạn Hà Nội, Tháng 11 Năm 2010 Tác giả Nguyễn Thị n II DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt TNS- tác nhân sấy VLS- vật liệu sấy TNTC- truyền nhiệt truyền chất TBS- thiết bị sấy Các ký hiệu ρ- khối lượng riêng vật liệu sấy ω- độ ẩm tương đối gỗ J1- mật độ dòng dịch chuyển nhiệt J2- mật độ dòng dịch chuyển ẩm θ1- dẫn nhiệt θ1- dịch chuyển ẩm τ- thời gian ϕ- độ ẩm tương đối khơng khí am – hệ số khuếch tán ẩm βm- hệ số trao đổi chất δ- chiều dày phẳng ωcb- độ ẩm cân tf- nhiệt độ tác nhân sấy III DANH MỤC CÁC BẢNG, CÁC HÌNH VẼ Bảng Bảng 1.1 Tên bảng Thành phần hố học gỗ Keo Bảng 2.1 Bảng 4.1 Hệ số điều chỉnh theo loại gỗ Bảng theo dõi chế độ sấy lò thứ Bảng 4.2 Bảng 4.3 Bảng 4.4 Bảng theo dõi chế độ sấy lò thứ Bảng theo dõi chế độ sấy lò thứ Bảng 4.5 Hình Hình 0.1 Hình 1.1 Bảng số liệu tính tốn xác định mối quan hệ Q ( 0,τ ) Q ( 0,∞ ) = W ( 0,τ ) W ( 0,∞ ) = F ( Bi, Fo) Bảng đánh giá sai số lý thuyết thực nghiệm Tên hình Phương pháp điều hành sấy nước Biểu diễn q trình cân ẩm độ gỗ Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Mơ hình tốn học truyền nhiệt truyền chất phẳng Phương pháp thiết lập phương trình dẫn nhiệt - khuếch tán ẩm Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 4.1 Hình 4.2 Mơ hình xếp gỗ lò sấy đầu đo Cấu tạo bên lò Ngun lý làm việc TBS Vị trí đầu đo lò sấy Hình 4.3 Hinh 4.4 Hinh 4.4 Quan hệ thời gian độ ẩm lò Quan hệ độ ẩm thời gian lò Quan hệ thời gian sấy độ ẩm lò Đồ thị xác định Fourier theo Bi quan hệ Đồ thị quan hệ Bi Q ( 0,τ ) Q ( 0,∞ ) = IV W ( 0,τ ) W ( 0,∞ ) Q ( 0,τ ) Q ( 0,∞ ) = W ( 0,τ ) W ( 0,∞ ) MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .I LỜI CẢM ƠN II DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT III DANH MỤC CÁC BẢNG, CÁC HÌNH VẼ … IV MỞ ĐẦU 0.1 Lý lựa chọn đề tài 0.2 Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu .3 0.3 Tóm tắt nội dung đề tài 0.4 Phương pháp nghiên cứu………………… …………………………………….……5 CHƯƠNG TRUYỀN NHIỆT TRUYỀN CHẤT VÀ CƠNG NGHỆ SẤY GỖ 1.1 Tổng quan q trình truyền nhiệt truyền chất sấy gỗ 1.1.1 Các dạng liên kết lượng liên kết .6 1.1.2 Q trình truyền nhiệt truyền chất vật liệu sấy 1.1.3 Tính chất dẫn nhiệt gỗ 1.2 Những tiến khoa học sấy gỗ đặc điểm cấu tạo, tính chất gỗ keo tai tượng liên quan đến sấy gỗ 11 1.2.1 Đặc điểm cấu tạo gỗ keo tai tượng 15 1.2.2 Đặc điểm tích chất gỗ keo tai tượng 16 1.2.3 Một số tính chất học chủ yếu gỗ Keo tai tượng 17 KẾT LUẬN 18 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU GIẢI TÍCH BÀI TỐN TRUYỀN NHIỆT TRUYỀN CHẤT VỚI ĐIỀU KIỆN BIÊN LOẠI BA TRONG TẤM PHẲNG 19 2.1 Quy luật dịch chuyển nhiệt - chất vật liệu sấy 19 2.2 Hệ phương trình dẫn nhiệt khuếch tán ẩm vật liệu sấy 21 2.3 Nghiên cứu giải tích tốn truyền nhiệt truyền chất với điều kiện biên loại ba đối xứng phương pháp biến đổi Laplace 25 2.3.1 Nghiệm tốn 25 2.3.2 Phân tích nghiệm 28 2.4 Xác định nhiệt lượng 29 2.5 Các phương pháp xác định thời gian sấy có 30 V 2.5.1 Cơ sở thành lập chế độ sấy 30 2.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian sấy 32 2.5.3 Phương pháp giải tích xác định thời gian sấy 33 2.5.4 Phương pháp nửa lý thuyết nửa thực nghiệm 40 2.5.5 Phương pháp thực nghiệm 40 2.6 Nội dung phương pháp xác định thời gian sấy 41 2.6.1 Cơ sở lý luận 41 2.6.2 Mối quan hệ nhiệt lượng nhận ẩm cần bay 43 2.6.3 Phương pháp xác định thời gian sấy 44 KẾT LUẬN 46 CHƯƠNG MƠ HÌNH THỰC NGHIÊM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 47 3.1 Giới thiệu thiết bị sấy gỗ cụ thể 47 3.1.1 Các giai đoạn sấy gỗ 47 3.1.2 Thiết bị sấy trung tâm cơng nghiệp rừng 50 3.2 Phương pháp xác định chế độ sấy dốc sấy tối ưu 51 3.2.1 Phân tích lựa chọn thơng số tối ưu 53 3.2.2 Nhận xét phương pháp phân tích 59 KẾT LUẬN 59 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ SO SÁNH VỚI MƠ HÌNH LÝ THUYẾT 60 4.1 Các bước tiến hành sấy gỗ quy trình cơng nghệ 60 4.2 Tiến hành thực nghiệm sấy gỗ 61 4.3 Xác định thời gian sấy gỗ theo phương pháp tính tốn 66 4.3.1 Tính tốn thời gian sấy cho lò thứ 66 4.3.2 Tính tốn thời gian sấy cho lò thứ hai 70 4.3.3 Tính tốn thời gian sấy cho lò thứ ba 73 4.4 So sánh kết thực nghiệm lý thuyết 76 KẾT LUẬN 77 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 5.1 Kết luận 79 5.2 Kiến nghị 79 VI TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 PHỤ LỤC CÁC HÌNH ẢNH CẤU TẠO LỊ SẤY GỖ………………………….…… …………… a VII MỞ ĐẦU 0.1 Lý lựa chọn đề tài Ngun liệu gỗ sử dụng chế biến gỗ đòi hỏi phải có thời gian sử dụng lâu dài, tính ổn định kích thước cao, có tính học tốt, dễ dàng cho gia cơng chế biến hệ số dẫn điện dẫn nhiệt bé nhất,… Cơng nghệ chế biến gỗ có khả đáp ứng cách hiệu u cầu nói nhằm biến vật liệu thiên nhiên thành ngun liệu cơng nghiệp có chất lượng giá trị cao Cơng nghệ sấy loại gỗ khơng hồn tồn giống mà phụ thuộc vào mức độ khó sấy loại gỗ Gỗ khó sấy tốc độ sấy lại chậm nhiêu nguy nảy sinh khuyết tật cao ngược lại Q trình sấy khơng tách ẩm khỏi gỗ cách túy mà quy trình cơng nghệ Gỗ sau sấy khơng đạt độ ẩm u cầu mà đảm bảo chất lượng sản phẩm khơng cong vênh, nứt nẻ giá thành hợp lý Các chế độ sấy tối ưu chế độ sấy đảm bảo chất lượng sản phẩm giá thành thấp Thời gian sấy thơng số quan trọng quy trình sấy gỗ Để xác định thời gian sấy nhiều nhà nghiên cứu xác định nhiều phương pháp khác vi dụ như: phương pháp Luikov A.V, phương pháp giải thích Phylonhenko G.K, phương pháp nửa lý thuyết nửa thực nghiệm Đacuchaev, Morey, phương pháp thường thích hợp cho số dạng vật liệu sấy cụ thể chẳng hạn phương pháp Morey thích hợp với sấy nơng sản dạng cầu, phương pháp Luikov A.Vchỉ thích hợp thời gian đốt nóng bỏ qua Cho đến nay, phương pháp sấy gỗ phương pháp sấy đối lưu phương pháp sấy chủ đạo giới Bản chất q trình sấy gỗ q trình truyền nhiệt truyền chất (TNTC) vật liệu sấy tác nhân sấy phương pháp đối lưu Như để xác định chế độ sấy gỗ thích hợp thiết bị sấy (TBS) gỗ đối lưu trước hết cần nghiên cứu tốn TNTC gỗ tác nhân sấy (TNS) với điều kiện biên loại nhằm làm sáng tỏ quy luật trao đổi nhiệt - ẩm lòng gỗ gỗ với TNS Chế độ sấy thích hợp rút từ tốn TNTC với VLS TNS Cho đến thời gian sấy xác định lý thuyết sở thực nghiệm Vì để góp phần tìm thời gian sấy gỗ lý thuyết chúng tơi chọn đề tài: “Xác định giải tích thực nghiệm thời gian sấy thiết bị sấy gỗ đối lưu (The Analycial and Exprimetal Calculation of Time Drying in the Convectional Timber Dryings)” Trên sở chủng loại gỗ, nhiều nước xác định chế độ sấy chuẩn Hệ thống sấy chuẩn tập hợp số chế độ sấy xếp theo quy luật tăng hay giảm theo mức độ nghiêm ngặt mơi trường Tuy nhiên chế độ sấy nước lại có phong thái riêng số lượng cấp sấy Ví dụ chế độ Đức diễn theo cấp tương ứng với giai đoạn q trình sấy [8] Trong chế độ sấy phần lớn nước giới lại diễn theo nhiều cấp từ 3-9 cấp Mỹ Nga hai nước có chế độ sấy nặng nề phức tạp số lượng chế độ sấy chuẩn số lượng cấp sấy lên đến cấp Với Pháp có chế độ sấy chuẩn với Anh có 12 chế độ sấy chuẩn cho đối tượng gỗ dày 38mm (với tốc độ gió ứng dụng 1,5m/s) tùy theo độ ẩm ban đầu gỗ Đối với nước Đơng Nam Á như: Philippin, Malaysia, Singapor, … dùng chế độ chuẩn Anh [13] Điều hành quy trình sấy nước lại có đặc thù riêng gắn liền với đơn giản đồng hóa quy trình vận hành điều khiển mơi trường sấy Trong chế độ sấy Nga, độ ẩm mơi trường sấy điều tiết thơng qua nhiệt độ nhiệt kế khơ nhiệt độ nhiệt kế ướt Các nhiệt độ giữ khơng đổi thay đổi khơng đáng kể suốt quy trình sấy Phương pháp điều hành sấy nước tóm tắt qua hình [8] T0C T0C tk tk tu Nga T0C tk Anh tk tu tu τ T0C τ Đức tu τ Hình 0.1 Phương pháp điều hành sấy nước Mỹ τ thời gian sấy quy trình cơng nghệ nói gồm giai đoạn Giai đoạn từ bắt đầu đốt nóng đến phun ẩm (xung kích ẩm) lần 1, giai đoạn từ sau phun ẩm đến phun ẩm lân giai đoạn từ sau phun ẩm lần đến kết thúc q trình sấy Với độ ϕ = 0.71 độ ẩm tác nhân sấy tf = 65.80C , tốc độ v = 2m/s, vật liệu keo tai tượng theo [18] hệ số khuếch tán ẩm am =2.3.10-9 m2/s hệ số trao đổi chất βm= 15.10-7m/s Theo cơng thức ( 2.101) chương ta tính tiêu chuẩn Bi = β mδ am Giá trị 15.10−7 x0.035 = 22,83 2.3.10−9 Q1 ( 0,τ ) Q1 ( 0,∞ ) Q1 ( 0,τ ) Q1 ( 0,∞ ) Giá trị = = W1 ( 0,τ ) W1 ( 0,∞ ) W1 ( 0,τ ) W1 ( 0,∞ ) Q2 ( 0,τ ) Q2 ( 0,∞ ) Q2 ( 0,τ ) = = trước phun ẩm lần 1: ⎛ ω1 − ω pa1 ⎞ ⎛ − ωcb1 ⎞ ⎛ 0,60 − 0, 42 ⎞⎛ − 0,15 ⎞ =⎜ ⎟⎟ = ⎜ ⎟ ⎜⎜ ⎟⎜ ⎟ = 0,59 ⎝ ω1 − ωcb1 ⎠ ⎝ − ω pa1 ⎠ ⎝ 0,60 − 0,15 ⎠⎝ − 0, 42 ⎠ W2 ( 0,τ ) W2 ( 0,∞ ) sau phun ẩm lần 1: W2 ( 0,τ ) ⎛ ωspa1 − ω pa ⎞ ⎛ − ωcb ⎞ ⎛ 0,51 − 0,30 ⎞ ⎛ − 0, 08 ⎞ =⎜ = 0, 64 ⎟⎜ ⎟= Q2 ( 0,∞ ) W2 ( 0,∞ ) ⎜⎝ ωspa1 − ωcb ⎟⎠ ⎜⎝ − ω pa ⎟⎠ ⎜⎝ 0,51 − 0, 08 ⎟⎠ ⎜⎝ − 0,3 ⎟⎠ Giá trị Q3 ( 0,τ ) = W3 ( 0,τ ) trước phun ẩm lần 2: Q3 ( 0,∞ ) W3 ( 0,∞ ) Q3 ( 0,τ ) Q3 ( 0,∞ ) Với Q2 ( 0,τ ) Q2 ( 0,∞ ) = = = W2 ( 0,τ ) W2 ( 0,∞ ) W3 ( 0,τ ) W3 ( 0,∞ ) giá = 0, 64 trị ⎛ ω spa − ω =⎜ ⎜ ω spa − ω cb ⎝ Bi1 ⎞ ⎛ − ω cb ⎞ ⎛ 0, 32 − 0,12 ⎞ ⎛ − 0, 04 ⎞ ⎟⎟ ⎜ ⎟=⎜ ⎟⎜ ⎟ = 0, ⎠ ⎝ − ω ⎠ ⎝ 0, 32 − 0, 04 ⎠ ⎝ − 0,12 ⎠ = 22.83 Q1 ( 0,τ ) Q1 ( 0,∞ ) = W1 ( 0,τ ) W1 ( 0,∞ ) = 0, 59 , Q3 ( 0,τ ) = W3 ( 0,τ ) = 0, 75 , từ mối quan hệ Bi Q3 ( 0,∞ ) W3 ( 0,∞ ) Q(0,τ)/Q(0, ∞) Xác định Fo chương trình Excel Q( 0,τ ) W( 0,τ ) = = F(Bi, Fo) Q( 0,∞) W( 0,∞) lò ta tính tốn thời gian sấy lò thứ gồm giai đoạn sau: 71 Tương tự Giai đoạn (giai đoạn đốt nóng đến xử lý chừng) τ1 Với Q1 ( 0,τ ) Q1 ( 0,∞ ) = 0,59 Bi = 22,83 ta tính F01 = 1,0 1, 0x ( 0, 035 ) F δ2 τ1 = 01 = = 6,16 (Ngày) am 2,3x10−9 x3600x24 Thời gian sau giai đoạn xử lý chừng đến giai đoạn chuyển biến τ2 Với Q2 ( 0,τ ) Q2 ( 0,∞ ) = 0,64 Bi = 22,83 ta tính F02 = 1,5 vậy: 1,5x ( 0, 035 ) F02 δ2 τ2 = = = 9, 25 (Ngày) am 2,3x10−9 x3600x24 Thời gian sấy từ giai đoạn chuyển biến đến cuối q trình sấy τ3 Với Q3 ( 0,τ ) Q3 ( 0,∞ ) = 0,75 Bi = 22,83 ta tính F03 = 1,1 1,1x ( 0, 035 ) F δ2 τ3 = 03 = = 6, 78 (Ngày) am 2,3x10−9 x3600x24 Vậy tổng thời gian sấy tính sau: τ = τ1 + τ2 + τ3 = 6,16 +9,25 + 6,78 = 22.19(ngày) Như thời gian sấy gỗ tính tốn theo phương pháp tính theo lý thuyết 22,19 ngày thực tế sấy gỗ keo tai tượng với chiều dày 35(mm) 22 ngày ε= τ − τ tt 22 − 22.19 100 = 100 = 0.9% điều chấp nhận sai số τ 22 khơng đáng kể trình bày thi quy trình sấy gỗ thực tế chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố cơng nghệ mơi trường đặc biệt ảnh hưởng hệ số am Từ bảng 4.2 ta vẽ đồ thị quan hệ độ ẩm thời gian biểu thị hình 4.4 72 Độ ẩm (% ) 70 60 50 40 30 20 10 0 10 15 Thời gian (ngày) 20 25 Hình 4.4 Quan hệ độ ẩm thời gian sấy lò 4.3.3 Tính tốn thời gian sấy cho lò thứ ba Xem gỗ phẳng vơ hạn có chiều dày δ = 0.045(m), độ ẩm ban đầu trước sấy ω1 = 55% sau kết thúc q trình sấy ω2 = 12% q trình sấy điều kiện mơi trường sấy đảm bảo chất lượng gỗ sấy nên đề tài tiến hành phun ẩm (xử lý chưng) độ ẩm gỗ giảm xuống qua cửa thăm quan sát thây gỗ bị nứt dăm bề mặt nên tơi tiến hành phun ẩm độ ẩm trước phun ẩm ωpa1 = 40% ωspa1 = 43% chế độ sấy đối lưu cưỡng nhiệt độ trung bình tác nhân sấy tf = 61.9% , tốc độ v = 2m/s Vì thời gian sấy quy trình cơng nghệ nói gồm hai thời gian trước sau phun ẩm Với độ ϕ = 0.66 độ ẩm tác nhân sấy tf = 61.9% , tốc độ v = 2m/s chế độ sấy độ ẩm bảng 5.3 chun đề chon vật liệu keo tai tượng theo [13] dùng hệ số khuếch tán ẩm cho gỗ rộng (keo tai tượng) am = 2,4.10-9m2/s, hệ số trao đổi chất βm= 13,5.10-7m/s [18] Theo lý thuyết chương cơng thức (2.101) Tiêu chuẩn Bi = Giá trị Q1 ( 0,τ ) Q1 ( 0,∞ ) = β mδ am = 13,5.10−7 x0, 045 = 25,31 2, 4.10−9 W1 ( 0,τ ) W1 ( 0,∞ ) trước phun ẩm 73 Q1 ( 0,τ ) Q1 ( 0,∞ ) Giá trị W1 ( 0,τ ) ⎛ ω − ω pa1 ⎞ ⎛ − ωcb1 ⎞ ⎛ 0,55 − 0, 40 ⎞⎛ − 0,14 ⎞ =⎜ ⎟⎜ ⎟= ⎟ = 0,52 W1 ( 0,∞ ) ⎜⎝ ω1 − ωcb1 ⎟⎠ ⎜⎝ − ω pa1 ⎟⎠ ⎜⎝ 0,55 − 0,14 ⎟⎜ ⎠⎝ − 0, 40 ⎠ = Q2 ( 0,τ ) Q2 ( 0,∞ ) Q2 ( 0,τ ) Q2 ( 0,∞ ) = = W2 ( 0,τ ) W2 ( 0,∞ ) W2 ( 0,τ ) W2 ( 0,∞ ) sau phun ẩm: ⎛ ωspa1 − ω2 ⎞ ⎛ − ωcb ⎞ ⎛ 0, 43 − 0,12 ⎞ ⎛ − 0, 03 ⎞ =⎜ ⎟⎟ ⎜ ⎟=⎜ ⎟⎜ ⎟ = 0,85 ⎜ ⎝ ωspa1 − ωcb ⎠ ⎝ − ω2 ⎠ ⎝ 0, 43 − 0, 03 ⎠ ⎝ − 0,12 ⎠ Với giá trị Bi = 25,31 Q2 ( 0,τ ) Q2 ( 0,∞ ) = W2 ( 0,τ ) W2 ( 0,∞ ) Q1 ( 0,τ ) Q1 ( 0,∞ ) = W1 ( 0,τ ) W1 ( 0,∞ ) = 0,52 = 0,85 Hồn tồn tương tự: thời gian sấy lò gồm giai đoạn sau: Thời gian đốt nóng đến thời gian phun ẩm τ1 Với Q1 ( 0,τ ) Q1 ( 0,∞ ) =0.52 Bi = 25,31 ta tính F01 = 1,1 thời gian sấy giai đoạn đầu tính theo cơng thức 1,1x ( 0.045 ) F01δ2 = = 10, 74 (Ngày) am 2, 4x10−9 x3600x24 τ1 = Thời gian sấy giai đoạn kết thúc q trình phun ẩm đến xử lý cuối τ2 Với Q2 ( 0,τ ) Q2 ( 0,∞ ) =0.85 Bi= 25.31 ta tra F02 = 1,5 thời gian sấy giai đoạn tính theo cơng thức: 1,5x ( 0.045 ) F δ2 τ2 = 02 = = 14, 65 (Ngày) am 2, 4x10−9 x3600x24 Vậy tổng thời gian sấy tính sau: τ = τ1 + τ2 = 10,74 +14,65 = 25,39 (ngày) Như thời gian sấy gỗ tính tốn theo phương pháp tính theo lý thuyết 25.39 ngày thực tế sấy gỗ keo tai tượng với chiều dày 45(mm) 25 ngày Vậy sai số ε = τ − τ tt 25.29 − 25 100 = 100 = 1.6% 25.39 τ 74 Thời gian sấy gỗ lò dài ngày lý chiều dày ván lớn nên phải xử lý chừng nhiều phun ẩm nhiều lần để tránh tượng nứt đầu mắt bề mặt ván Lý thời gian dài hai giai đoạn đốt nóng xử lý cuối kéo dai Từ bảng 4.3 ta vẽ đồ thị mối quan hệ độ ẩm thời gian sấy biểu diễn hình 4.5 Độ ẩm (%) 60 50 40 Độ ẩm 30 20 10 0 10 15 20 25 Thời gian (ngày) Hình 4.5 Quan hệ độ ẩm thời gian sấy lò Nhìn vào đồ thị hình 4.3, 4.4 4.5 có số nhận xét sau: Giai đoạn đầu giai đoạn đốt nóng (xử lý làm nóng hấp luộc) nên độ ẩm giảm khơng đáng kể giai đoạn giai đoạn khỏi lò, nước gỗ khơng bay bay mục đích giai đoạn làm cho gỗ nóng lên đến nhiệt độ định để đảm bảo nước giai đoạn sau cách dễ dàng Do tốc độ sấy giai đoạn gọi tốc độ sấy khơng đổi Gia đoạn độ ẩm bắt đầu giảm nước tự gỗ lớp bề mặt gỗ độ ẩm giảm dần đạt độ ẩm bão hồ thớ gỗ Trong giai đoạn nước tự gỗ đủ kịp thời di chuyển từ lớp gỗ gần ngồi bề mặt gỗ giữ mức nước liên tục đủ để bù lại cho lượng nước bề mặt gỗ bay Sự phân bố độ ẩm bề mặt ván khơng đồng độ ẩm tới hạn lớn điểm bão hồ thớ gỗ lò L2 độ ẩm ván khơng đồng nên điểm gãy xuất sớm lớn điểm bão hồ thớ gỗ Giai đoạn độ ẩm ván giảm nhanh độ ẩm giảm xuống thấp điểm bão hồ thớ gỗ Tốc độ hóa giai đoạn phụ thuộc chủ yếu vào lượng 75 nước từ lớp bên di chuyển ngồi mặt gỗ (gọi tốc độ khuếch tán nước (nước thấm) lớp gần lớp ngồi mặt lớp ngồi mặt) Khi độ ẩm gỗ đạt đến độ ẩm cân gỗ điều kiện mơi trường sấy tường ứng với mơi trường bên ngồi bay điều kiện sấy khơng sấy q trình bay kết thúc kết thúc q trình sấy 4.4 So sánh kết thực nghiệm lý thuyết Thời gian sấy thực tế thời gian lý thuyết chúng ε = τ − τ tt 100 cho τ bảng 5.5 Bảng 4.5 bảng đánh giá sai số lý thuyết thực nghiệm Thời gian Ló sấy L1 Thời gian sấy thực tế τtt (Ngày) 13.2 Thời gian sấy lý thuyết τ (Ngày) 12.14 Sai số ε % L2 22 22.19 0.9 L3 25 25.39 1.56 Nhìn vào bảng 4.5 ta thấy thời gian sấy lý thuyết thực tế khơng đáng kể có sai khác số ngun nhân sau: Do cấu tạo gỗ: gỗ cấu tạo phức tạp khơng đồng phương chiều việc nước tự bề mặt gỗ ảnh hưởng đến thời gian sấy Như biết phần tử nhỏ cấu tạo nên gỗ tế bào gỗ phân bố dọc thân bó phân tử vách tế bào ruột tế bào, gỗ giác gỗ lõi gỗ sớm gỗ muộn khác làm cho nước độ nước khác Theo [4] ngun nhân truyền ẩm gỗ lõi tích đọng chất triết suất lên vách tế bào sẩy q trình gỗ giác biến thành gỗ lõi xuất thể bít chức dẫn truyền nhựa ngun khơng Áp suất ruột tế bào giảm thấp Sự tích đọng chất chiết suất lên vách tế bào làm bít vi mao quản màng thơng ngang dẫn đến làm giảm khả thấm dẫn qua màng gỗ thơng ngang khả khuếch tán ẩm theo chiều ngang thớ qua vách tế bào gỗ tính chất ảnh hưởng đến thời gian sấy gỗ Các tính chất vật lý gỗ có liên quan đến thời gian sấy bao gồm: khối lượng thể tích, độ ẩm cân bằng, độ ẩm tỷ lệ co rút tính chất liên quan trực 76 tiến đến thời gian sây Trong khối lượng riêng gỗ xem yếu tố định đến tốc độ rút ẩm gỗ Khối lượng riêng lớn thường có lượng gỗ lớn thể tích khoang trống dẫn đến q trình dịch chuyển ẩm gỗ khó khăn ảnh hưởng đến chế độ sấy lớn Điểm bão hồ thớ gỗ có liên quan khơng nhỏ đến thời gian sấy độ ẩm gỗ xuống điểm bão hồ thớ gỗ q trình co rút gỗ sẩy đồng thời Trong q trình sấy dòng ẩm theo bề mặt gỗ sấy ln ln tồn tốc độ bay nước từ mặt ngồi gỗ ln nhanh so với tốc độ dịch chuyển ẩm bên gỗ sấy Quy cách xếp đống, kê ảnh hưởng đến chất lượng thời gian sấy gỗ Xếp gỗ phải đảm bảo ngun tắc: Các gỗ sấy phải ép phẳng (bằng trọng lực hệ thống van kẹp gỗ Phải tạo kênh dẫn khí hợp lý xun qua đống gỗ theo hướng tuần hồn mơi trường sấy.Khi xếp gỗ, kê phải chồng khít lên tạo thành cột thẳng đứng, tránh tượng làm cho gỗ sau sấy bị cong, vênh Ngồi ảnh hưởng nhiều yếu tố ngoại quan khác KẾT LUẬN Trong chương tiến hành thực nghiệm sấy gỗ thiết bị cụ thể lò trung tâm thí nghiệm trung tâm chuyển giao cơng nghiệp rừng trường Đại học Lâm nghiệp Với lò khác chiều dày ván khác độ ẩm ban đầu khác ta có kết thực nghiệm Dùng phương pháp tương tự để tính tốn thời gian sấy để có sai số lý thuyết thực nghiệm Kết phương pháp đơn giản tiện lợi dùng phương pháp thực nghiệm hồi quy phương pháp có Khi tính tốn thời gian sấy khơng gặp kho khăn mà kết cho sai số nhỏ tương đối xác Chúng tơi tiến hành tính tốn thời gian sấy theo phương pháp chúng tơi đề xuất so sánh với thời gian sấy thực tế Sai số thực tế lý thuyết khơng vượt q 8% So với phương pháp xác định thời gian sấy trước phương pháp chúng tơi kiến nghị có sai số bé Tuy nhiên, kết lò sấy với chế độ sấy khác Để khẳng định tính ưu việt phương 77 pháp cần phải tiến hành so sánh với nhiều chế độ sấy khơng với gỗ với gỗ tròn Măt khác, khn khổ luận văn Thạc sỹ nên hệ số khuếch tán ẩm a2 hệ số trao đổi chất βm chúng tơi tạm thời lấy số liệu Nga [18] Khi có điều kiện chúng tơi xác định hệ số thực nghiệm loại gỗ Việt Nam 78 CHƯỜNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Xuất phát từ thực tiễn luận văn đề cập đến nội dung sau: Tìm hiểu cấu trúc quy trình cơng nghệ sấy gỗ Bằng lý thuyết nhiệt động học q trình khơng thuận nghịch chứng minh dẫn nhiệt khuếch tán riêng lẻ liên hợp thi mơ hình tốn học xác định trường nhiệt độ độ ẩm có dạng Do phân bố độ ẩm nhiệt độ có dáng điệu nhau, chúng khác hệ số Từ tương tự mơ hình tốn học ta rút đồng hai quan hệ Q(0,τ)/Q(0,∞) quan hệ W(0,τ)/W(0,∞): Q ( 0,τ ) Q ( 0,∞ ) ≡ W ( 0,τ ) (5.1) W ( 0,∞ ) Đã tiến hành thí nghiệm lò sấy với chế độ sấy khác với keo tai tượng Từ (5.1) xây dựng phương pháp xác định thời gian sấy gỗ so sánh với số liệu thực tế Kết cho thấy sai khác thời gian tính lý thuyết thực tế khơng vượt q 8% 5.2 Kiến nghị Để tăng cường độ xác lấy mẫu điều kiện cần tăng số lượng điểm đo Khi có điều kiện thời gian nghiên cứu cần xác định hệ số khuếch tán ẩm gỗ am hệ số trao đổi chất gỗ βm điều kiện sấy gỗ Việt Nam Có thể sử dụng phương pháp xác định thời gian sấy chúng tơi kiến nghị để tính thời gian ngâm tẩm hóa chất cơng nghệ xử lý gỗ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồ xn Các, Nguyễn Hữu Quang (2005) cơng nghệ sấy gỗ, NXB nơng nghiệp, Hà Nội Hồ xn Các (1976) sấy gỗ trường đại học lâm nghiệp, NXBNN, Hà Nội Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn, Trần Văn Phú (2005), Truyền nhiệt, NXB Giáo dục, Hà Nội Trần Văn Phú (2001), Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục, Hà Nội Trần Văn Phú (1977), vấn đề chọn lọc lý thuyết truyền nhiệt truyền chất, giáo trình cao học, ĐHBK Hà Nội Trần Văn Phú(1988), dịch chuyển nhiều cấu tử q trình cơng nghệ phương pháp xác định đặc trưng nhiệt – chất số thực phẩm vật liệu , luận án tiến sỹ KHKT, Riga, 1988 (tiếng nga) Lê Hồ (2008), Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm chế độ sấy gỗ dạng thiết bị sấy đối lưu cưỡng bức, Đại Học Nơng Lâm Huế Hồ Thu Thuỷ (2004), Nghiên cứu số giải pháp nhằm rút ngắn thời gian sấy gỗ,Viện khoa học lâm nghiệp Việt Nam,Hà Nội Lê Xn Tình (1998), Khoa học gỗ, Trường ĐH Lâm Nghiệp 10 Hồ Sĩ Tráng (2003), Cơ sở hóa học gỗ xenluloza, Tập I, II Nxb Khoa học kĩ thuật, Hà Nội 11 Trần Văn Phú, Lê Hòa (2008) “một số phương pháp xác định thời gian sấy gỗ”, khoa học cơng nghệ nhiệt 12 Trần Văn Phú, Nguyễn Đình Thọ (2005), “một số phương pháp xác định thời gian sấ”y, khoa học cơng nghệ nhiệt lạnh, (No61 tháng 1) 13 Trần Thụy Kỳ (1985) nghiện cứu xây dựng chế độ sấy loại hình thiết bị sấy gỗ sản xuất đồ mộc chất lượng cao, báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước, Hà Nội 80 14 Trần Văn Phú (2001), tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB giáo dục Hà Nội 15 Krechetov I.V (1980), sấy gỗ, NXB cơng nghiệp rừng Moscow (tiếng nga) 16 A.V Obolenxkaia (1991), Z.P Elsinxkaia, A.A Leonovich Phương pháp, thí nghiệm hố học gỗ xenlulo Maxkva 17.A.V Luikov, Yu.A.Mikhailov (1966), Theory of energy and mass transfer, Pergamon Press, London 18 Seprovsky P.S Raseb A.I (1987), cơng nghệ thủy nhiệt bảo quản gỗ, NXB cơng nghiệp rừng (Tiếng Nga) A.V Luikov, Mikhailov.U.A (1963), lý thuyết truyền nhiệt ttruyền chất, Energeteca.M (tiếng Nga) 20 A.V Luikov (1966), lý thuyết dẫn nhiệt NXB lượng Moscow (tiếng Nga) 21 Prasertsan S, Saen-saby P (1998), Heat pump drying of agricultural materials, Dry Technol 16, pp 235–50 22 Kohii Mutara (1994), Federal Research Centre Frestry and Forest Clermany NXB cơng nghiệp rừng (Tiếng Nga) 23.R.H.M.J.Lemmes (1995), I.Soerianegara and W.C.Wong Dry Technol 16, pp 235–50 24 .J Panshin, Carl de Zeeuw (1964), Textbook of Wood Technology, Volume I, Newyork McGraw-Hillbook Company Inc 81 PHỤ LỤC CÁC HÌNH ẢNH CẤU TẠO LỊ SẤY GỖ Hình 1: hình ảnh xếp đống Hình 2: tồn lò xe gòng đưa gỗ Hình 3: dàn tản nhiệt lò a Hình 4: hình đầu đo b Hình 5: hệ thống phun ẩm lò Hình 6: hệ thống điều khiển Hình 7: Đầu cắm vào gỗ đo độ ẩm gỗ sấy c Hình 8: Ven đóng mở cửa trao đổi khí Hình 9: Đầu đo nhiệt độ buồng ấ Hình 10: Quạt trục lò Hình 12: thăm d Hình 11: Hệ thống phun ẩm lò ... xác định lý thuyết sở thực nghiệm Vì để góp phần tìm thời gian sấy gỗ lý thuyết chúng tơi chọn đề tài: Xác định giải tích thực nghiệm thời gian sấy thiết bị sấy gỗ đối lưu (The Analycial and... Bản chất q trình sấy gỗ q trình truyền nhiệt truyền chất (TNTC) vật liệu sấy tác nhân sấy phương pháp đối lưu Như để xác định chế độ sấy gỗ thích hợp thiết bị sấy (TBS) gỗ đối lưu trước hết cần... hợp lý Các chế độ sấy tối ưu chế độ sấy đảm bảo chất lượng sản phẩm giá thành thấp Thời gian sấy thơng số quan trọng quy trình sấy gỗ Để xác định thời gian sấy nhiều nhà nghiên cứu xác định nhiều