LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
XÁC ĐỊNH BẰNG GIẢI TÍCH VÀ THỰC NGHIỆM THỜI GIAN SẤY TRONG CÁC THIẾT BỊ SẤY GỖ ĐỐI LƯU
Nguyên liệu gỗ được sử dụng trong chế biến gỗ đòi hỏi phải có thời gian sử dụng lâu dài, tính ổn định kích thước cao, có tính cơ học tốt, dễ dàng cho gia công chế biến hệ số dẫn điện dẫn nhiệt bé nhất,… Công nghệ chế biến gỗ có khả năng đáp ứng một cách hiệu quả các yêu cầu nói trên nhằm biến vật liệu thiên nhiên thành nguyên liệu công nghiệp có chất lượng và giá trị cao.
Công nghệ sấy các loại gỗ không hoàn toàn giống nhau mà phụ thuộc vào mức độ khó sấy của mỗi loại gỗ. Gỗ càng khó sấy bao nhiêu tốc độ sấy lại càng chậm bấy nhiêu và nguy cơ nảy sinh khuyết tật cao và ngược lại.
Quá trình sấy không chỉ là tách ẩm ra khỏi gỗ một cách thuần túy mà là một quy trình công nghệ. Gỗ sau khi sấy không những đạt được độ ẩm yêu cầu mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm không cong vênh, nứt nẻ và giá thành hợp lý. Các chế độ sấy tối ưu là chế độ sấy đảm bảo chất lượng sản phẩm và giá thành thấp. Thời gian sấy là một trong những thông số rất quan trọng trong quy trình sấy gỗ. Để xác định thời gian sấy nhiều nhà nghiên cứu đã xác định nhiều phương pháp khác nhau Vi dụ như: Phương pháp Luikov A. V, phương pháp giải thích của Phylonhenko G. K, phương pháp nửa lý thuyết nửa thực nghiệm của Đacuchaev, Morey,.. Các phương pháp này thường chỉ thích hợp cho một số dạng vật liệu sấy cụ thể chẳng hạn như phương pháp Morey thích hợp với sấy nông sản dạng cầu, phương pháp Luikov A. Vchỉ thích hợp khi thời gian đốt nóng có thể bỏ qua. Cho đến nay, trong các phương pháp sấy gỗ thì phương pháp sấy đối lưu vẫn là phương pháp sấy chủ đạo trên thế giới.
Bản chất của quá trình sấy gỗ là quá trình truyền nhiệt truyền chất (TNTC) Giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy bằng phương pháp đối lưu. Như vậy để xác định được chế độ sấy gỗ thích hợp trong thiết bị sấy (TBS) Gỗ đối lưu trước hết chúng ta cần nghiên cứu bài toán TNTC giữa gỗ và tác nhân sấy (TNS) Với điều kiện biên loại 3 nhằm làm sáng tỏ quy luật trao đổi nhiệt - ẩm trong lòng gỗ và giữa gỗ với TNS.
Chế độ sấy thích hợp có thể rút ra từ bài toán TNTC với VLS và TNS. Cho đến nay thời gian sấy xác định bằng lý thuyết trên cơ sở thực nghiệm. Vì vậy để góp phần tìm ra thời gian sấy gỗ bằng lý thuyết chúng tôi chọn đề tài: “Xác định bằng giải tích và thực nghiệm thời gian sấy trong các thiết bị sấy gỗ đối lưu (The Analycial and Exprimetal Calculation of Time Drying in the Convectional Timber Dryings)”.
Trên cơ sở chủng loại gỗ, nhiều nước đã xác định các chế độ sấy chuẩn. Hệ thống sấy chuẩn này là tập hợp một số chế độ sấy cơ bản sắp xếp theo quy luật tăng hay giảm theo mức độ nghiêm ngặt của môi trường. Tuy nhiên chế độ sấy ở mỗi nước lại có phong thái riêng về số lượng cấp sấy. Ví dụ các chế độ của Đức chỉ diễn ra theo 2 cấp tương ứng với 2 giai đoạn cơ bản của quá trình sấy [8]. Trong khi đó chế độ sấy của phần lớn các nước trên thế giới lại diễn ra theo nhiều cấp từ 3-9 cấp.
Mỹ và Nga là hai nước có chế độ sấy nặng nề và phức tạp hơn cả về số lượng cũng như các chế độ sấy chuẩn và số lượng cấp sấy có thể lên đến 9 cấp. Với Pháp thì có 9 chế độ sấy chuẩn và với Anh có 12 chế độ sấy chuẩn cho mỗi đối tượng gỗ dày 38mm (với tốc độ gió ứng dụng là 1,5m/s) Tùy theo độ ẩm ban đầu của gỗ. Đối với các nước Đông Nam Á như: Philippin, Malaysia, Singapor, … dùng chế độ chuẩn của Anh [13]. Điều hành quy trình sấy mỗi nước lại có những đặc thù riêng gắn liền với đơn giản hoặc đồng nhất hóa trong quy trình vận hành điều khiển môi trường sấy. Trong các chế độ sấy của Nga, độ ẩm môi trường sấy được điều tiết thông qua nhiệt độ nhiệt kế khô và nhiệt độ nhiệt kế ướt. Các nhiệt độ này được giữ không đổi hoặc thay đổi không đáng kể trong suốt quy trình sấy. Phương pháp điều hành sấy của mỗi nước được tóm tắt qua hình dưới đây:
1. Chữ viết tắt
TNSư tác nhân sấy
VLSư vật liệu sấy
TNTC truyền nhiệt truyền chất
TB Thiết bị sấy
2. Các ký hiệu
ρ- khối lượng riêng của vật liệu sấy
ω- độ ẩm tương đối của gỗ
J1- mật độ dòng dịch chuyển nhiệt
J2- mật độ dòng dịch chuyển ẩm
θ1- thế dẫn nhiệt
θ1- thế dịch chuyển ẩm
τ- thời gian
ϕ- độ ẩm tương đối của không khí
am – hệ số khuếch tán ẩm
βm- hệ số trao đổi chất
δ- chiều dày tấm phẳng ω
cb- độ ẩm cân bằng
tf- nhiệt độ tác nhân sấy
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG, CÁC HÌNH VẼ
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1 TRUYỀN NHIỆT TRUYỀN CHẤT VÀ CÔNG NGHỆ SẤY GỖ
1.1 Tổng quan quá trình truyền nhiệt truyền chất trong sấy gỗ
1.1.1 Các dạng liên kết và năng lượng liên kết
1.1.2 Quá trình truyền nhiệt truyền chất trong vật liệu sấy
1.1.3 Tính chất dẫn nhiệt của gỗ
1.2 Những tiến bộ khoa học về sấy gỗ và đặc điểm cấu tạo, tính chất của gỗ keo taitượng liên quan đến sấy gỗ
1.2.1 Đặc điểm cấu tạo của gỗ keo tai tượng
1.2.2 Đặc điểm tích chất của gỗ keo tai tượng
1.2.3 Một số tính chất cơ học chủ yếu của gỗ Keo tai tượng
KẾT LUẬN
CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU GIẢI TÍCH BÀI TOÁN TRUYỀN NHIỆT TRUYỀN CHẤT VỚI ĐIỀU KIỆN BIÊN LOẠI BA TRONG TẤM PHẲNG
2.1 Quy luật dịch chuyển nhiệt - chất trong vật liệu sấy
2.2 Hệ phương trình dẫn nhiệt và khuếch tán ẩm trong vật liệu sấy
2.3 Nghiên cứu giải t ích bài toán truyền nhiệt truyền chất với điều kiện biên loại ba đốixứng bằng phương pháp biến đổi Laplace
2.3.1 Nghiệm của bài toán
2.3.2 Phân tích nghiệm
2.4 Xác định nhiệt lượng
2.5 Các phương pháp xác định thời gian sấy hiện có
2.5.1 Cơ sở thành lập chế độ sấy
2.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian sấy
2.5.3 Phương pháp giải tích xác định thời gian sấy
2.5.4 Phương pháp nửa lý thuyết nửa thực nghiệm
2.5.5 Phương pháp thực nghiệm
2.6 Nội dung của phương pháp mới xác định thời gian sấy
2.6.1 Cơ sở lý luận
2.6.2 Mối quan hệ giữa nhiệt lượng nhận và ẩm cần bay hơi
2.6.3 Phương pháp mới xác định thời gian sấy
KẾT LUẬN
CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH THỰC NGHIÊM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU
3.1 Giới thiệu về thiết bị sấy gỗ cụ thể
3.1.1 Các giai đoạn sấy gỗ
3.1.2 Thiết bị sấy trung tâm công nghiệp rừng
3.2 Phương pháp xác định chế độ sấy và dốc sấy tối ưu
3.2.1 Phân tích lựa chọn các thông số tối ưu
3.2.2 Nhận xét phương pháp phân tích
KẾT LUẬN
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ SO SÁNH VỚI MÔ HÌNH LÝ THUYẾT
4.1 Các bước tiến hành sấy gỗ trong quy trình công nghệ
4.2 Tiến hành thực nghiệm sấy gỗ
4.3 Xác định thời gian sấy gỗ theo phương pháp tính toán
4.3.1 Tính toán thời gian sấy cho lò thứ nhất
4.3.2 Tính toán thời gian sấy cho lò thứ hai
4.3.3 Tính toán thời gian sấy cho lò thứ ba
4.4 So sánh kết quả thực nghiệm và lý thuyết
KẾT LUẬN
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1 Kết luận
5.2 Kiến nghị
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC CÁC HÌNH ẢNH CẤU TẠO LÒ SẤY GỖ
1. Hồ xuân Các, Nguyễn Hữu Quang (2005) Công nghệ sấy gỗ, NXB nông nghiệp, Hà Nội
2. Hồ xuân Các (1976) Sấy gỗ trường đại học lâm nghiệp, NXBNN, Hà Nội
3. Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn, Trần Văn Phú (2005), Truyền nhiệt, NXB Giáo dục, Hà Nội.
4. Trần Văn Phú (2001), Tính toán và thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục, Hà Nội.
5. Trần Văn Phú (1977), những vấn đề chọn lọc của lý thuyết truyền nhiệt truyền chất, giáo trình cao học, ĐHBK Hà Nội
6.
Trần Văn Phú (1988), dịch chuyển nhiều cấu tử trong các quá trình công
nghệ và phương pháp xác định các đặc trưng nhiệt – chất của một số thực
phẩm và vật liệu, luận án tiến sỹ KHKT, Riga, 1988 (tiếng nga)
7. Lê Hoà (2008), Đại Học8. Hồ Thu Thuỷ (2004), Nghiên cứu một số giải pháp nhằm rút ngắn thời gian sấy gỗ, Viện khoa học lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội
9. Lê Xuân Tình (1998), Khoa học gỗ, Trường ĐH Lâm Nghiệp
10. Hồ Sĩ Tráng (2003), Cơ sở hóa học gỗ và xenluloza, Tập I, II Nxb Khoa học kĩ thuật, Hà Nội
11. Trần Văn Phú, Lê Hòa (2008) “một số phương pháp mới xác định thời gian sấy gỗ”, khoa học và công nghệ nhiệt
12. Trần Văn Phú, Nguyễn Đình Thọ (2005), “một số phương pháp mới xác định thời gian sấ” y, khoa học và công nghệ nhiệt lạnh, (No61 tháng 1).
13. Trần Thụy Kỳ (1985) Nghiện cứu xây dựng chế độ sấy và loại hình thiết bị sấy gỗ sản xuất đồ mộc chất lượng cao, báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước, Hà Nội.
14. Trần Văn Phú (2001), tính toán và thiết kế hệ thống sấy, NXB Hà Nội.
15. Krechetov I. V (1980), sấy gỗ, NXB công nghiệp rừng Moscow (tiếng nga)
16. A. V. Obolenxkaia (1991), Z. P. Elsinxkaia, A. A. Leonovich. Phương pháp, thí nghiệm hoá học gỗ và 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), công nghệ thủy nhiệt và bảo quản gỗ, NXB công 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 năng 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 công 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.
Nhận xét
Đăng nhận xét