Thiết kế hệ thống sấy gỗ năng suất 15000 m3/năm

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3
/năm
LỜI NÓI ĐẦU
Rừng là tài nguyên cần được quản lý chặt chẽ, khai thác một cách hợp lý. Vì
rừng đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì hoạt động sống trên trái đất.
Ngoài ra trong nhiều lĩnh vực sinh hoạt và sản xuất của con người tài nguyên rừng
nói chung và gỗ nói riêng đóng một vai trò quan trọng.
Hiện nay trong nhiều lĩnh vực gỗ ngày càng được sử dụng rộng rãi đa dạng và
phong phú. Trong ngành xây dựng, ngành chế tạo máy, ngành giao thông vận tải,
ngành điện, ngành hàng hải, và nhiều ngành khác…
Qua đó ta thấy gỗ ngày càng được sử dụng rộng rãi, nhu cầu sử dụng gỗ ngày
càng cao và đòi hỏi chất lượng tốt. Để gỗ có chất lượng tốt thì kỹ thuật sấy gỗ đóng
một vai trò rất quan trọng.
Sấy gỗ trong sản xuất gỗ là làm tăng chất lượng gỗ, làm tăng độ bền cơ lý,
tránh hiện tượng co rút nứt nẻ ở gỗ, giảm trọng lượng gỗ trong khâu vận chuyển,
hạn chế sự phát sinh của nấm và côn trùng phá hoại gỗ, nâng cao tuổi thọ gỗ.
Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường ĐHBK Đà Nẵng em được thầy
Th.S Phạm Thanh phân công thực hiện đề tài “Thiết kế hệ thống sấy gỗ năng suất
15000 m
3
/năm”, đặt tại Hà Tĩnh, sản phẩm sấy là gỗ thông, chất lượng loại 1.
Trong quá trình hoàn thành đề tài do còn thiếu kinh nghiệm và tài liệu tham
khảo nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận
tình của thầy Th.S Phạm Thanh, em đã hoàn thành đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô giáo Khoa Công Nghệ Nhiệt – Điện
Lạnh và bạn bè đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này.
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2007
Sinh viên thực hiện.

Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh

1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3
/năm
CHƯƠNG 1
PHƯƠNG PHÁP SẤY GỖ
1.1. VAI TRÒ CỦA ĐỘ ẨM TRONG GỖ VÀ MỤC ĐÍCH SẤY GỖ
1.1.1. Vai trò của độ ẩm trong gỗ
Ẩm có vai trò trong việc duy trì hoạt động sống của cây. Khi cây chết, ẩm của
gỗ bị phá huỷ và phân hoá gỗ, biến gỗ tươi thành gỗ mục nát làm phân bón cho đất
nhường chỗ cho chồi non phát triển. Nhờ đó mà hoạt động sống của cây duy trì
trong hàng thế kỷ.
Ẩm của gỗ phá hoại và làm mục nát gỗ nhưng khi gỗ bị thấm nước hoàn toàn và
không khí được loại bỏ hết ra khỏi lỗ hổng tế bào của gỗ thì gỗ sẽ không bị mục nát
nữa. Theo Kebol thì gỗ chỉ bị mục khi độ ẩm của gỗ nằm trong phạm vi 22 ÷130%.
Trong xây dựng ẩm của gỗ làm biến dạng cong vênh các xà dầm và cột gỗ, làm
giảm độ bền và sức chịu đựng của vật liệu.
Trong các hàng mộc dân dụng thì khi gia công và chế biến gỗ, ẩm gây sự co rút
và biến dạng hình thể sản phẩm cần gia công, làm mất màu, nứt nẻ và giảm chất
lượng thành phẩm.
Qua nhiều nghiên cứu bằng thực nghiệm cho thấy độ bền cơ học của gỗ tăng
lên khi độ ẩm của gỗ giảm từ 30 ÷ 0%.
Trong các ngành sử dụng gỗ thường yêu cầu về vật liệu gỗ phải khô, không co rút
cong vênh có khả năng chống được nấm mốc, tránh được sự mất màu cũng như
chịu đựng được sự phá hoại của côn trùng, gỗ càng khô thì độ dẫn điện dẫn nhiệt
càng thấp, nhiệt trị tăng lên. Khi gỗ khô dễ thấm tẩm các chất cần thiết nhằm chống
mối mọt, làm tăng thời gian sử dụng gỗ.
1.1.2. Mục đích sấy gỗ
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.
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3
/năm
Trong ngành xây dựng và chế biến gỗ thì mục đích sấy gỗ là nhằm chống biến
dạng và mài mòn ở những thiết bị và sản phẩm bằng gỗ, tăng cường những tính cơ
lý của gỗ. Sấy gỗ trong những ngành sản xuất, đặc biệt trong ngành ván sàn, gỗ lạng
nhằm tạo cho vật liệu những tính chất hoàn hảo phù hợp với những yêu cầu công
nghệ của ngành đó.
Tóm lại, mục đích 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.
1.2. PHƯƠNG PHÁP SẤY GỖ
Sấy gỗ thực chất là quá trình tách ẩm ra khỏi gỗ, có nhiều phương pháp sấy gỗ
để loại ẩm ra khỏi gỗ. Có thể loại ẩm ra khỏi gỗ bằng các thiết bị cơ học như: lọc áp
suất cao, vít tải ép, máy ly tâm. Các phương pháp trên sử dụng rộng rãi để ép nước
trong vỏ cây, mạt cưa và mẩu nhỏ bằng gỗ.
Ẩm cũng có thể thoát ra khỏi bằng cách hấp bằng hơi bão hoà ở nhiệt độ 100
0
C. Ví
dụ: Gỗ dẻ hấp hơi ở áp suất khí quyển trong 10h độ ẩm sẽ giảm từ 70% xuống 40%.
Dưới tác dụng của dòng điện một chiều ẩm cũng thoát ra khỏi gỗ, khi đặt vào

hai đầu mẩu gỗ hai điện cực của một nguồn điện một chiều. Ẩm sẽ dịch chuyển từ
cực âm sang cực dương rồi thoát ra ngoài.
Trong công nghiệp để làm cho gỗ khô người ta dùng phương pháp sấy. Bản
chất của vật lý của phương pháp này như sau: Khi gỗ bị sấy nóng, ẩm lỏng trong gỗ
biến thành dạng hơi có thể tích lớn hơn ẩm lỏng hàng nghìn lần và bị dồn ra phía
ngoài rồi thoát ra môi trường xung quanh.
Quá trình sấy gỗ trong công nghiệp được tiến hành ở áp suất khí quyển, trong
công nghiệp thường không dùng phương pháp sấy chân không và sấy áp suất cao
bởi vì rất khó làm kín và các thiết bị phức tạp.
Trong sấy gỗ cần phân biệt hai khái niệm bay hơi và bốc hơi: Khi sấy sự sinh
hơi xảy ra trong vật liệu có nhiệt độ của ẩm lớn hơn hoặc bằng 100
0
C thì quá trình
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3
/năm
sấy đó được gọi là quá trình bốc hơi. Khi sấy sự sinh hơi xảy ra trong vật liệu có
nhiệt độ của ẩm bé hơn 100
0
C thì quá trình sấy đó được gọi là quá trình bay hơi.
1.2.1. Sấy tự nhiên
Dùng nhiệt bức xạ mặt trời và không khí khô của khí quyển làm bay hơi ẩm của
gỗ. Phương pháp này dùng để sấy gỗ tròn gỗ xẻ, thời gian sấy nhanh hay chậm tùy
theo kích thước gỗ, thời gian sấy có thể kéo dài từ một đến ba năm, ta có thể tăng
cường độ sấy bằng cách dùng quạt gió thổi vào vật liệu sấy.
1.2.2. Sấy nhân tạo
Đặc điểm của sấy nhân tạo là 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:

a. Sấy đối lưu với tác nhân sấy là không khí nóng
Phương pháp này được áp dụng chủ yếu trong công nghiệp, ưu điểm của nó là
cường độ sấy cao, cho phép điều chỉnh trong phạm vi rộng, đạt được bất kỳ độ ẩm
cuối cùng nào của gỗ, ít bị khuyết tật và cho phép tiến hành sấy quanh năm, không
phụ thuộc vào thời tiết
b. Sấy đối lưu bằng hơi đốt
Tương tự như quá trình sấy trên, thiết bị sấy này rẻ tiền hơn so với sấy bằng
không khí nóng nhưng nếu khói đốt không được phân loại ra kỹ thì nó làm ảnh
hưởng vào buồng sấy sẽ làm biến đổi màu gỗ và dễ gây cháy gỗ cần sấy.
c. Sấy đối lưu bằng hơi quá nhiệt
Tương tự như sấy bằng không khí nóng nhưng phương pháp này có nhiệt độ tác
nhân sấy lớn hơn 100
0
C, quá trình sấy nhanh hơn tuy nhiên chất lượng và độ bền
của gỗ giảm đi do bị đốt nóng.
d. Sấy trong bể mỡ dầu mỏ
Gỗ ẩm được nhận chìm trong bể mỡ dầu mỏ được nung nóng đến nhiệt độ hơn
100
0
C, ẩm lỏng trong gỗ được nung nóng đến sôi rồi tạo thành hơi thoát ra khỏi gỗ.
Mỡ dầu mỏ là chất thải trong công nghiệp hóa dầu, nếu mỡ ở nhiệt độ lớn hơn 120
÷ 130
0
C thì thời gian sấy gỗ nhanh hơn 5 ÷ 7 lần so với các phương pháp sấy trên.
Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là mỡ sẽ ngấm vào gỗ làm màu sắc của
gỗ bị biến đổi, hạn chế việc gia công và đánh vecni trên mặt gỗ nhưng ngược lại
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3

/năm
chính mỡ thấm vào gỗ có tác dụng chống ẩm, hạn chế côn trùng phá hoại gỗ,
phương pháp này thường dùng để sấy gỗ làm tà vẹt, làm trụ điện.
e. Sấy gỗ tiếp xúc
Dùng trong sản xuất gỗ tấm và đồ gỗ, đặc điểm của phương pháp sấy này là
cường độ quá trình sấy cao.
f. Sấy bức xạ
Lợi dụng tích chất nhiệt của ánh sáng, bản thân ánh sáng đặc biệt là ánh sáng
dài gây ra tác dụng nhiệt. Nếu vật bị chiếu sáng thì nó sẽ hấp thụ nhiều hay ít tùy
theo tính chất của từng loại vật thể.
g. Sấy trong điện trường của dòng điện có tần số cao
Phương pháp này dựa trên tính dẫn điện kém của gỗ, gỗ được đưa vào hai bản
kim loại như tụ điện ở đây gỗ được đun nóng và làm bốc hơi nước. Gỗ sấy được
xếp trên giá đỡ bằng sắt được nung nóng trong trường điện từ truyền nhiệt cho gỗ
sấy, nung nóng gỗ làm cho nước bốc hơi. Phương pháp này có giá thành thiết bị cao
nên ít sử dụng.
Nếu cường độ dòng điện lớn và dung tích gỗ nhỏ thời gian sấy trong điện từ
trường có thể rút ngắn từ 50 ÷ 60 lần so với các lò sáy bình thường.
h. Sấy bằng dòng điện một chiều
Dìm gỗ vào trong nước có axít yếu, cho dòng điện một chiều đi qua nước, dọc
theo gỗ ướt xuất hiện dòng điện một chiều mạnh trong nước làm gỗ bị nung nóng và
ẩm thoát ra ngoài. Sau đó vớt gỗ ra ẩm trên bề mặt gỗ thoát ra ngoài gỗ khô nhanh
chóng.
Qua các phương pháp sấy đã trình bày ở trên và dựa vào ưu điểm của phương
pháp sấy đối lưu với tác nhân sấy là không khí nóng (như đã được trình bày ở trên)
nên trong tính toán và thiết kế ta chọn phương pháp sấy này.
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
5
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3

/năm
CHƯƠNG 2
CÔNG NGHỆ SẤY GỖ
2.1. TÍNH CHẤT GỖ LIÊN QUAN ĐẾN QUÁ TRÌNH SẤY GỖ
2.1.1. Cấu trúc gỗ
Gỗ là một loại vật liệu không đồng nhất về cấu tạo, tính chất và loại vật liệu
không đẳng hướng. Có một lượng nước nhất định bên trong gỗ, nước này tồn tại
dưới hai dạng: Nước tự do trong bó mạch xoang bào và nước dính ở giữa các bó
mạch làm cầu nối giữa các mixencellulose trong vách tế bào.
Trên mặt cắt ngang của gỗ ta thấy những vòng năm đông tâm. Khi xem xét cấu
trúc gỗ, người ta phân biệt ra ba hướng vuông góc chính sau đây:
+ Hướng bán kính: Hướng dọc theo bán kính vòng năm.
+ Hướng tiếp tuyến: Hướng tiếp xúc với vòng năm.
+ Hướng trục: Hướng dọc theo trục của cây.
Tương ứng với các hướng trên người ta có các mặt cắt sau: mặt cắt ngang, mặt
cắt tiếp tuyến và mặt cắt xuyên tâm.
Khi quan sát bằng mắt thường ở các loại gỗ dẻ, sồi hoặc khi quan sát bằng kính
hiển vi ở các loại gỗ thông, dương người ta thấy có những dải ánh sáng hoặc hơi
tối bị đứt quãng và nằm dọc theo thân cây nên được gọi là tia gỗ. Giữa các thớ gỗ
cũng xuất hiện các lực liên kết, lực liên kết giữa các thớ gỗ và tia gỗ yếu hơn giữa
các thớ gỗ với nhau. Tia gỗ liên hệ với vòng năm kế cận theo hướng bán kính của
cây hơn các hướng khác.
Thông thường đa số các loại gỗ phần ở giữa cây gọi là lõi có màu đậm hơn, chắc
hơn, khó thoát nước và chậm khô; còn phần bìa vỏ cây có phần sáng hơn gọi là giác.
Do quá trình sinh trưởng, lõi bị dịch khỏi tâm hình học của cây khi đó gỗ trở
thành đặc hơn, lõi cây đặc và chắc hơn, khó thoát nước và chậm khô, phần bìa vỏ
cây có phần sáng hơn gọi là giác.
Nếu gỗ có thớ xiên hoặc có thớ vặn gọi là gỗ vặn thớ, khi sấy gỗ loại này
thường xảy ra hiện tượng xoắn vặn dọc theo thớ.
Gỗ có cấu tạo từ những nhóm tế bào khác nhau về hình dáng và chức năng. Cấu

tạo hoá học của màng tế bào phức tạp, thành phần của nó gồm: 50 % cellulose, 25
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
6
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3
/năm
% hemicellulose và còn lại là ligmin không định hình. Phần tử cơ bản của màng tế
bào là colocdimixen cấu tạo từ chuỗi phân tử cenllulose có hướng chủ yếu dọc theo
thân cây, đường kính mixen từ 5 ÷ 20 µm, chiều dài có thể khác nhau. Trong những
mô gỗ bị ngập nước những mixen này đã bị ngăn cách bởi những lớp nước mỏng và
cấu trúc trên được gọi là chuỗi mixen, tuy nhiên nước không thể thấm vào những
phần tử mixen. Khi giảm nước giữa các phần tử mixencellulose thì màng tế bào co
lại, về mặt hóa lý có thể xem gỗ là tổ chức mixen háo nước. Tóm lại, cấu trúc của
gỗ rất phức tạp, nó ảnh hướng rất nhiều đến quá trình sấy gỗ.
2.1.2. Độ ẩm của gỗ
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.
Thực nghiệm xác nhận rằng: Ở trong không khí bão hoà ϕ = 100 %, độ ẩm của
các loại gỗ xấp xỉ bằng 30 %. Dựa vào kết luận trên, ta tiến hành thí nghiệm sau: Để
trong không khí có nhiệt độ và độ ẩm không đổi ( 0 < ϕ
kk

< 100 % ) hai mẩu gỗ cùng
loại nhưng có độ ẩm khác nhau. Một mẫu có độ ẩm lớn hơn 30% và một mẩu có độ
ẩm 0%. Sau một thời gian quan sát ta thấy: mẫu gỗ có độ ẩm 30% sẽ khô dần và
mẫu gỗ có độ ẩm 0 % sẽ ẩm dần, quá trình đó được gọi là quá trình cân bằng ẩm
của gỗ.
Tuy cùng một điều kiện môi trường không khí như nhau nhưng độ ẩm cân bằng
của các loại gỗ khác nhau không bao giờ bằng nhau. Vì thế quá trình khô đi của
mẫu gỗ không phải là quá trình ngược lại của quá trình hút ẩm của mẫu gỗ ấy, khi
đạt đến cân bằng hai quá trình này chênh nhau từ 1 ÷ 3 %.
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
7
ỏn tt nghip Thit k h thng sy g 15000 m
3
/nm
Nu mu g ban u t, trong mụi trng khụng khớ thỡ m ca g bin
i theo ng biu din quỏ trỡnh khụ.
Nu mu g ban u khụ, trong mụi trng khụng khớ thỡ m ca g bin
i theo ng biu din quỏ trỡnh hỳt m.
Hai quỏ trỡnh trờn c biu din trờn ( hỡnh 2.1). Hai quỏ trỡnh ú khi kt thỳc
chờnh lch nhau mt giỏ tr W 1ữ3 %. m trong gii hn: W
2
< W
cb
< W
1

(W
cb
: gi l m cõn bng)
d. Cỏc hỡnh thc tn ti ca nc trong g: tn ti ch yu hai dng sau:

Nc t do: L nc trong rut v khe h gia cỏc t bo, thnh phn ny
nh hng n khi lng riờng ca g, n s chỏy v kh nng thm tm cỏc dch
th vo g.
Nc thm: L nc nm gia cỏc mixencellulose trong vỏch t bo, ú l nhõn
t ch yu nh hng n tớnh cht ca g.
e. m bóo ho th g
G m t ngoi khụng khớ, nc trong g bc hi ra ngoi. Khi nc t do
thoỏt ht, nc thm cũn bóo ho trong g (Vỏch t bo), im ú gi l im bóo
ho th g v m tng ng gi l m bóo ho th g, kớ hiu: W
bhtg
. Ngc
li khi g khú hỳt nc, khi nc thm trong vỏch t bo v nc t do bt u xut
hin thỡ im ú gi l im bo ho th g.
Tựy tng loi g v tựy tng vựng khỏc nhau m m bóo ho th g cng
khỏc nhau.
Nguyn Ngc Phỳ- 01N5 - Khoa CN Nhit - in Lnh
8
0
30
W

quaù trỗnh nhaớ ỏứm

quaù trỗnh huùt ỏứm
W, %
, h


W

Hỗnh 2.1: ọử thở bióứu dióựn õọỹ ỏứm cỏn bũng cuớa gọựự
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3
/năm
Độ ẩm tương đối của không khí có ảnh hưởng đến độ ẩm bão hoà thớ gỗ, khi
nhiệt độ tăng thì độ ẩm bão hoà thớ gỗ giảm.
Điểm bão hoà thớ gỗ có ý nghĩa lớn vì nó là bước ngoặc 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 ÷ W
bhtg
thì hiện tượng giãn nở phát sinh, cường độ gỗ
giảm, hệ số dẫn nhiệt tăng.
+ Khi gỗ có W
gỗ
= W
bhtg
thì cường độ gỗ giảm xuống tối thiểu, độ giãn ít
nhất, khả năng dẫn nhiệt ít thay đổi.
+ Khi gỗ có W
gỗ
> W
bhtg
thì thể tích, cường độ gỗ, khả năng dẫn điện, dẫn
nhiệt vẫn không thay đổi.
Tương tự hiện tượng xảy ra và ngược lại khi gỗ ướt thoát hơi nước. Dưới đây là
một số độ ẩm bảo hoà thớ gỗ của một số loại gỗ:
Chò chỉ: W
bhtg

= 33%.
Lim xanh: W
bhtg
= 20%.
Mít mật: W
bhtg
= 21%.
f. Độ ẩm của một số loại gỗ
Độ ẩm của gỗ không đồng nhất ngay cả trong cùng một loại cây. Độ ẩm thay đổi
tùy thuộc vào giống cây, điều kiện sinh trưởng, đất đai và các nhân tố khác, độ ẩm
của gỗ cũng thay đổi theo chiều cao và bán kính của cây. Vì những lý do đó, giá trị
độ ẩm của gỗ trong kỷ thuật chỉ là giá trị trung bình hoặc kết quả đo cục bộ.
Theo trạng thái độ ẩm trong gỗ, người ta chia gỗ ra làm các loại sau:
+ Gỗ ướt: Có độ ẩm cao hơn với gỗ tươi, ngâm lâu trong nước vừa vớt lên.
+ Gỗ ẩm: Gỗ tươi mới đốn hạ xuống, có W
gỗ
> 85%.
+ Gỗ hong, phơi: Độ ẩm thấp hơn gỗ tươi do để hong, phơi khô lâu ngày
trong không khí, W
gỗ
> 42%.
+ Gỗ khô: Để lâu ngoài không khí có mái che cho đến khi sự bay hơi ẩm
ngừng lại, W
gỗ
> 20%.
+ Gỗ khô hoàn toàn: Gỗ đã được thông qua các hệ thống sấy sơ bộ và dể
lâu trong phòng có hệ thống sưởi ấm, W
gỗ
= 6 ÷ 8 %.
+ Gỗ khô tuyệt đối: Gỗ được sấy cho đến khi ngừng thoát ẩm ở t =101 ÷ 105

0
C.
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
9
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3
/năm
Tùy thuộc chức năng của gỗ, người ta chia gỗ ra thành các loại sau:
+ Gỗ ẩm: gỗ không được sấy và tách ẩm.
+ Gỗ vận chuyển: có độ ẩm bé hơn 22% thì gỗ này vẫn bị nấm phá hoại.
+ Gỗ sử dụng: độ ẩm phụ thuộc vào điều kiện vận hành và sử dụng.
Độ ẩm của gỗ khô kỹ thuật không phải bao giờ cũng bằng gỗ sử dụng, trong
quá trình chế biến độ ẩm của gỗ sẽ tăng lên khi nào gọt lớp gỗ khô ở ngoài hoặc khi
dán. Bởi vậy người ta hạ độ khô của gỗ kỹ thuật thấp hơn từ 1÷3%, nghĩa là sấy gỗ
khô kỹ thuật khô hơn gỗ khô sử dụng.
2.1.3. Tính chất nhiệt lý của gỗ
a. Tính chất dãn nở do nhiệt
Thông thường vật nóng lên dãn nở ra và ngược lại đem làm lạnh thì co lại. Với
gỗ cũng như vậy nhưng thực tế do gỗ là vật xốp, tính chất của gỗ phụ thuộc vào độ
ẩm nên nhiệt độ của gỗ tăng, nếu gỗ có độ ẩm bé hơn W
bhtg
kết hợp với hiện tượng
thoát hơi nước gỗ sẽ co rút lại. Về mặt giá trị độ co rút do khô đi lớn hơn nhiều so
với dãn nở nhiệt.
b. Tính chất dẫn nhiệt của gỗ
Thông thường vật liệu có cấu tạo xốp hệ số dẫn nhiệt λ tăng theo khối lượng
riêng. Theo thực nghiệm người ta đưa ra công thức:
λ = 0,168.ρ + 0,022, kcal/m.K (2.1)
Trong đó: ρ: Khối lượng riêng của gỗ, kg/m
3

.
Theo chiều hướng khác nhau thì hệ số dẫn nhiệt λ theo chiều dọc lớn hơn 2 lần
so với chiều ngang thớ.
Ảnh hưởng của độ ẩm và nhiệt độ: Trong phạm vi độ ẩm của gỗ dưới điểm bão
hoà thớ gỗ, theo F.Kollman nếu độ ẩm tăng lên một phần trăm thì λ tăng từ
(0,7÷0,8)%.
Khi độ ẩm của gỗ: W
gỗ
= W
bhtg
= (28 ÷30) % thì λ
gỗ
=
OH
2
λ
.
Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi nhiệt độ cao, lớp không khí cách nhiệt tốt trong
các khoảng trống của vật liệu bị thay thế bởi lớp hơi nước dẫn nhiệt tốt. Mặt khác, ở
nhiệt độ cao có sự dao động và dịch chuyển của các phần tử trong các vật xốp càng
dễ dàng. Do đó nhiệt độ cao tính cách nhiệt của gỗ giảm.
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
10
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3
/năm
Bằng thực nghiệm: ∆t = 1
0
C thì ∆λ = 1,47.Vr - 0,367 = 1,1.0,089.ρ
0

(2.2)
Trong đó:
Vr: Thể tích phần rỗng trong gỗ, m
3

0
ρ
: Khối lượng riêng của gỗ khô, kg/ m
3
∆λ: Độ chênh lệch của hệ số dẫn nhiệt, kcal/m.K
c. Nhiệt dung riêng của gỗ
Theo H.M.Kupullop, nhiệt dung riêng của gỗ:
+ Gỗ ướt: C = 0,28
2,0
100
1












+
t

W
, kcal/kg.K (2.3)
Với: W - Độ ẩm của gỗ ; t - nhiệt độ xác định.
+ Gỗ khô: C = 0,28
09,0
100
1
2,0
+












+
t
W
, kcal/kg.K (2.4)
Trên cơ sở thực nghiệm: Durlop (Mỹ) đưa ra công thức tính C như sau:
C = 0,266 + 0,0016. t, kcal/kg.K (2.5)
Trong khoảng nhiệt độ : t = (0÷100)
0
C thì NDR trung bình của gỗ:

C
tb
=
( )
dtt
∫
+
100
0
.0016,0266,0
100
1
= 0,324, kcal/kg.K
Theo Durlop, khi khối lượng gỗ thay đổi từ (0,23÷1,1) kg/cm
3
thì C không phụ
thuộc vào ρ. Sự phụ thuộc của C vào W
gỗ
được xác định:
C =
W
W
+
+
1
324,0
, kcal/kg.K (2.6)
2.1.4. Sự co rút của gỗ
Hiện tượng co rút của gỗ có nhiều dạng:
Co rút Thể tích

Chiều dài Dọc thớ
Ngang thớ Xuyên tâm
Tiếp tuyến
Theo chiều dọc thớ nhỏ hơn: 1 %
Theo chiều xuyên tâm: 2 ÷ 7 %
Theo chiều tiếp tuyến: 4 ÷ 14 %
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
11
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3
/năm
Co rút thể tích là tổng hợp co rút theo 3 chiều nói trên. Sở dĩ có sự khác nhau vì
co rút giữa hai chiều dọc và ngang thớ là do trên thân cây phần lớn các tế bào sắp
xếp theo chiều dọc thân còn các tia gỗ sắp xếp theo chiều vuông góc trục.
Sự co rút làm thay đổi khoảng cách giữa các mixen do đó khi gỗ co rút thì các
kích thước thay đổi theo chiều ngang thân cây là chủ yếu. Các tế bào gỗ nằm vuông
góc với trục thân cây cùng với hướng bán kính, cách sắp xếp gỗ đó không cho phép
gỗ co rút hết khả năng của nó theo chiều xuyên tâm.
Gỗ chỉ co rút khi độ ẩm của gỗ nhỏ hơn W
bhtg
là khi ẩm liên kết bắt đầu tách
khỏi gỗ. Để đặc trưng cho sự co rút theo phương nào đó, người ta đưa ra khái niệm
độ co rút hay hệ số co rút K ( K là độ co rút của gỗ khi ẩm liên kết giảm xuống
1% ). Độ chênh co rút theo các phương xác định tính đều bằng cách nhân hệ số K
với độ ẩm liên kết trong phạm vi dưới 30 %: Y= K(30 - W
C
), Với: W
C
- Độ ẩm
cuối cùng sau khi sấy.

Tóm lại: Co rút là nguyên nhân gây nên sự nứt nẻ của gỗ trong quá trình sấy.
2.1.5. Biến dạng gỗ xẻ
Được biểu diễn trên hình 2.2
(a): Các cách cắt khác nhau trong những vùng khác nhau.
(b): Ván cắt theo hướng bán kính.
(c): Thể hiện vết nứt gỗ theo khối hộp.
(d):Ván cắt theo hướng bán kính không nứt khi sấy.
(e): Nứt và biến dạng khi cắt theo hướng bán kính.
(f): Nứt gỗ tròn
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
12
ỏn tt nghip Thit k h thng sy g 15000 m
3
/nm
(
b)
(
c)
Hỗnh 3 : Caùc bióỳn daỷng cuớa gọự xeớ
(
d)
(
e)
(f)
Hỡnh 2.2: Cỏc bin dng ca g x
Trờn hỡnh v (a) l cỏc dng in hỡnh cỏc v trớ khỏc nhau trờn tit din
ngang ca khỳc g trũn. Phn bờn phi ca hỡnh (a) biu din bin dng vuụng ca
thanh g sau khi sy tit din ca chỳng bin thnh hỡnh nờm (vỡ mt phi ca thanh
g vuụng gn vi hng tip tuyn hn vỡ vy s co rỳt s ln hn phớa trỏi). mt
s v trớ khỏc ca ton mt ng thng ca tit din bin thnh ng cong g

trũn s thy rt rừ hn (a).
Nguyn Ngc Phỳ- 01N5 - Khoa CN Nhit - in Lnh
13
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3
/năm
Đối với ván biến dạng chia thành ba hướng profin sau: hướng xuyên tâm,
hướng tiếp tuyến và hướng trung gian.
+ Cong vênh dọc gỗ xẻ: do cấu trúc không đẳng hướng, cấu tạo gỗ không
đồng đều phát sinh nhiều dạng cong vênh dọc gỗ xẻ (phụ thuộc vào các tia gỗ, các
mặt). Khi xếp gỗ gỗ lớp dưới ít cong vênh do trọng lượng của đống gỗ ép chặt
xuống mặt sàn của xe goòng.
+ Nứt ruột gỗ xẻ do sự co rút đáng kể theo hướng tiếp tuyến (gấp hai lần)
so với hướng xuyên tâm.
+ Sự hở mộng ghép của các sản phẩm bằng gỗ: nếu sử dụng gỗ chưa sấy
thì khi sử dụng sản phẩm khô dần và các mối ghép sẽ bị hở vì vậy các mối ghép nên
sử dụng gỗ càng khô càng tốt.
2.2. NHỮNG HIỆN TƯỢNG VẬT LÝ XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH SẤY GỖ
2.2.1. Quá trình di chuyển ẩm bên trong khi sấy gỗ
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.
Ngoài ra sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp trong và ngoài cũng là động lực
thức đẩy quá trình dịch chuyển ẩm từ nhiệt độ cao xuống nhiệt độ thấp.

Phương pháp sấy đối lưu là hạn chế sự dịch chuyển ẩm từ trong ra ngoài.Vì vậy
trước khi sấy cần phải làm nóng gỗ để tránh sự chênh lệch nhiệt độ (như đã nói ở
trên). Sự chênh lệch của áp suất giữa các phân áp suất bên trong gỗ và áp suất hơi
nước của môi trường không khí là động lực thúc đẩy quá trình thoát hơi nước.
2.2.2. Quá trình bay hơi nước trên bề mặt của gỗ
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 ϕ < 100%. Độ
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
14
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3
/năm
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.
Tốc độ bay hơi nước trên bề mặt tự do còn phụ thuộc độ chênh lệch áp suất
giữa các phân áp suất hơi nước trên bề mặt với áp suất không khí tương ứng với độ
ẩm hiện tại, độ chênh lệch được xác định: ∆P = P
h
- P
n
, mmHg. (2.7)
Trong đó:
P
h
: Áp suất hơi nước trên bề mặt thoáng, mmHg.
P
n
: Phân áp suất hơi nước trong không khí, mmHg.

Vì vậy, trên bề mặt nước tự do luôn phủ một lớp hơi nước bão hoà phụ thuộc
vào tốc độ lưu động không khí. Nếu có sự chuyển động tuần hoàn thì bề dày lớp hơi
nước này sẽ mỏng và tạo điều kiện bay hơi nước từ bề mặt thoáng vào môi trường.
Dưới áp suất khí quyển, lượng nước bay hơi liên tục tính được trong 1 giờ trên 1m
2
diện tích mặt thoáng là:
m = b(P
h
- P
n
), kg/m
2
h. (2.8)
Trong đó: b là hệ số bay hơi bề mặt phụ thuộc tốc độ lưu động của dòng khí
b = 0,00168 + 0,000128.ω
Với: ω là tốc độ lưu động của dòng khí trên bề mặt thoáng, m/s.
Thực nghiệm cho thấy sự bay hơi trên bề mặt gỗ cũng giống như sự bay hơi nước
trên bề mặt thoáng khi độ ẩm của gỗ lớn hơn độ ẩm bão hoà thớ gỗ: W
gỗ
> W
bhtg
.
2.2.3. Quá trình trao đổi ẩm giữa gỗ và môi trường xung quanh
Khi độ ẩm của gỗ nhỏ hơn độ ẩm bão hòa thớ gỗ (W
gỗ
< W
bhtg
) 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.
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
15
ỏn tt nghip Thit k h thng sy g 15000 m
3
/nm
Khi ỏp sut trờn b mt g nh hn mụi trng thỡ g b m li.
Ta thy quỏ trỡnh sy g cng nh cỏc vt khỏc, tc l cng cú giai on lm
núng g lờn n nhit t
g
= t
k t
: Quỏ trỡnh ny g bay hi nc v khi g t
n m thng bng thỡ s bay hi kt thỳc.
Trong thc t quỏ trỡnh ny thng kt thỳc sm hn khi sy xong m ca
g thng cao hn m thng bng vi phn trm. Chng hn mun sy g khụ
n 10% thỡ phi khng ch ch sy tng ng vi m thng bng l 8%
kt thỳc quỏ trỡnh sy sm hn nhng ta vn t m l 10%.
2.2.4. Bin dng v nhng ng sut sinh ra trong quỏ trỡnh sy
Do c im cu to nờn m phõn b trong g l khỏc nhau, õy l nguyờn
nhõn sinh ra cỏc ng lc bờn trong quỏ trỡnh sy.
Thi k u quỏ trỡnh sy: Lp mt ngoi khụ rt nhanh W
g
< W
bhtg
v xy ra

hin tng co rỳt. Cỏc lp bờn trong do m cũn cao nờn cha xy ra co rỳt vỡ vy
hỡnh thnh cỏc ng sut bờn trong g. nghiờn cu v xem xột cỏc hin tng v
s thay i m theo chiu dy ngi ta tin hnh kho sỏt nh sau:
Xột cỏc hin tng trờn tit din ngang g v gi x tỏch cỏc lp g bờn trong,
bờn ngoi nh (hỡnh v 2.3). Lp ngoi do hin tng co rỳt m kớch thc ngn li
(n
1
), cỏc lp bờn trong do cha co rỳt nờn kớch thc gia nguyờn. Do g l mt
khi liờn tc nờn chiu di thc t ca tm g s l giỏ tr n no ú, bờn trong g
ng lc ng thi sinh ra nờn nu ng lc vt quỏ mt gii hn no ú, bin dng
tng v vt quỏ gii hn chu ng g s b phỏ hoi v sinh ra nt n.
Nguyn Ngc Phỳ- 01N5 - Khoa CN Nhit - in Lnh
16
W, %
( a ) ( b )
n1 n2 n3
( c )

Hỗnh 2.3 : Phỏn bọỳ õọỹ ỏứm, bióỳn daỷng vaỡ ổùng suỏỳt
trong gọự ồớ thồỡi kyỡ sỏỳy õỏửu tión
.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3
/năm
Thời kỳ hai quá trình sấy: Khi độ ẩm bên trong gỗ W
gỗ
> W
bhtg
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. Thời kỳ này ngược lại thời kỳ đầu và sinh ra ứng lực ngược lại
làm cho các lớp bên ngoài bị nén lại và căng ra. Nếu trong thời kỳ đầu ứng lực sinh
ra càng lớn thì thời kỳ hai càng ngược lại sẽ mạnh hơn.
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 2.4a: biểu diễn sự thay đổi độ ẩm của gỗ sấy theo từng thời gian sấy.
Hình 2.4b: 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

Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
17
w
w
A
w
K
0
A B
C
τ
K
w
C
H ình 2.4a: Đồ thị quá trình sấy
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3
/năm

τ
CBA O
= const
dW
dt
= 0
= 0
dt
dW
dW
dt
dt
dW
Hình 2.4b: Đồ thị biểu diển tốc độ sấy
Trên đồ thị: Đoạn OA là thời gian làm nóng nguyên liệu của quá trình sấy. Giai
đoạn này hầu như nước trong gỗ chưa bay hơi ra, chủ yếu là làm nóng gỗ lên đến
một nhiệt độ đảm bảo sự thoát hơi nước sau này dễ dàng do đó tốc độ sấy giai đoạn
này bằng 0:

τ
d
Wd
= 0
Đoạn AB biểu thị giai đoạn tốc độ sấy không đổi
τ
d
Wd
= const.
Trong giai đoạn sấy đẳng tốc này, nước tự do trong gỗ thoát ra. Ở bề mặt gỗ, độ
ẩm giảm dần và đạt đến điểm bão hoà thớ gỗ. Cũng trong giai đoạn này, nước tự do

trong gỗ còn đủ và kịp thời di chuyển từ những lớp gỗ gần ngoài đi ra bề mặt gỗ và
giữ được mức liên tục đủ để bù lại cho lượng nước trên bề mặt gỗ đã bay hơi.
Tốc độ sấy giữ đều và liên tục mãi cho đến khi độ ẩm đạt đến độ giới hạn ẩm W
k
(Điểm K trên đồ thị). Do phân phối độ ẩm theo bề dày của ván không đồng đều, độ
ẩm giới hạn W
k
thường lớn hơn điểm bão hòa thớ gỗ và khi độ ẩm trong các phần
của ván càng không đồng đều thì giá trị W
k
sẽ càng lớn và lớn hơn nhiều so với
điểm bão hòa thớ gỗ.
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
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
18
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3
/năm
sấy gỗ. Độ ẩm của lớp mặt ngoài trong giai đoạn này giảm dần xuống thấp hơn
điểm bão hoà thớ gỗ, tốc độ bay hơi ẩm trong giai đoạn này phần lớn phụ thuộc vào
lượng nước bên trong di chuyển ra mặt ngoài và phụ thuộc vào tốc độ của quá trình
khuếch tán hơi nước ở lớp mặt ngoài gỗ. Do cấu tạo của gỗ mà quá trình mao dẫn
của nước bị đứt làm hạn chế sự di chuyển của nước từ bên trong ra ngoài và không
kịp bù lại lượng nước bay hơi trên bề mặt.
Do đó tốc độ sấy giai đoạn này chậm dần và đạt đến giá trị
τ
d
Wd
= 0.

Khi độ ẩm đạt đến độ ẩm thăng bằng của gỗ ở điều kiện môi trường tương ứng
(Điểm C trên đồ thị) thì sự bay hơi nước không xảy ra nữa và quá trìng bay hơi kết
thúc.
Trong thực tế thì quá trình sẽ kết thúc sớm hơn một ít và trong khi xong độ ẩm
của gỗ cao hơn độ ẩm thăng bằng vài % vì tốc độ sấy càng về sau càng chậm. Nếu
kéo dài thời gian sấy cho đến lúc đạt độ ẩm thăng bằng thì phải mất thời gian sấy
khá dài và điều này sẽ không có lợi về kinh tế.
2.2.5. Các trạng thái ứng suất trong quá trình sấy gỗ
Được biểu thị bằng sơ đồ biểu diễn 4 trạng thái của quá trình sấy: (Hình vẽ 2.5
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
kích thước.
+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
> W
bhtg

∗
Trạng thái 2: W
ngoài
< W
bhtg
và Wở

tâm
> W
bhtg
: 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.
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
19
ỏn tt nghip Thit k h thng sy g 15000 m
3
/nm
1
A B
C
D E
2
3
4
Hỗnh 6 : Sồ õọử thay õọứi õọỹ ỏứm , ổùng suỏỳt
vaỡ bióỳn daỷng trong gọự khi sỏỳy .
Hỡnh 2.5: Cỏc trng thỏi ng sut ca g sy

Trng thỏi 3: W
tõm
< W
bhtg
v W
ngoi
< W

bhtg
: L trng thỏi trung gian
trong quỏ trỡnh sy, m bờn trong g nh hn W
bhtg
tuy m trong tõm so vi
mt ngoi cũn cao hn nhiu. Do ú s co rỳt bờn trong ch xp x so vi mt ngoi,
b mt ngoi iu kin co rỳt khỏc i, g cú tớnh do v ra khụng cũn ng lc na.
X c hai mnh u nhau hỡnh (D) nhng sau khi sy b cong li nh hỡnh (E).
Mc dự trong thi gian ngn, tm thi khụng tn ti ng sut nhng khi sy vt
cú th xut hin ng sut. Vỡ vy cn cú bin phỏp x lý l dựng hi nc lm
lp ngoi m li v sau ú tip tc sy thỡ mc co rỳt gia lp trong vi lp
ngoi s bng nhau, hn ch nt n bờn trong.

Trng thỏi 4: W
tõm
v W
ngoi
thp t n giỏ tr yờu cu. õy l giai
on cui cựng khi m tng i ng u, lp g bờn trong tip tc co rỳt cũn
cỏc lp g ngoi dng co rỳt v gia nguyờn kớch thc, cũn kớch thc cỏc lp bờn
trong gim quỏ kớch thc bờn ngoi nờn hỡnh thnh ng sut ngc li thi k u
cỏc lp trong cng, lp ngoi l nộn.
Chớnh s co rỳt cỏc lp bờn trong gõy hin tng nt n bờn trong g, cỏc
ng sut cũn li sau khi sy cng cú th l nguyờn nhõn dn n cong vờnh trong
quỏ trỡnh gia cụng ch bin. Do ú vic s lý iu hũa cỏc ng sut sau quỏ trỡnh
sy l cn thit.
Vỡ vy ta rỳt ra cỏc kt lun sau :
Nguyn Ngc Phỳ- 01N5 - Khoa CN Nhit - in Lnh
20
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m

3
/năm
∗
Trong phương pháp sấy gỗ bằng hơi đốt không khí nóng (sấy đối lưu): là sự
chênh lệch ẩm giữa trong và ngoài gỗ sinh ra ứng suất là điều tất yếu.
∗
Để giảm bớt các ứng suất bên trong, trong thời kỳ đầu quá trình sấy cần giảm
bớt sự bay hơi nước trên bề mặt ngoài gỗ.
∗
Để loại trừ hoặc giảm các ứng suất bên trong gỗ của thời kỳ hai, tùy theo các
hình thức cần thiết tùy loại gỗ có thể xử lý bằng không khí có độ ẩm cao làm bề mặt
ngoài của gỗ ẩm lại và mềm tạo điều kiện co rút bổ sung.
2.3. CHẾ ĐỘ VÀ QUY TRÌNH SẤY GỖ
2.3.1. Cơ sở thành lập chế độ sấy gỗ
Quá trình sấy gỗ là quá trình rút ẩm từ trong gỗ ra. Do cấu trúc không đồng
nhất nên việc rút ẩm từ trong gỗ ra sao cho gỗ có được trạng thái ẩm, độ đồng điều
trong toàn bộ thanh gỗ, đạt yêu cầu về độ ẩm mong muốn sử dụng, bảo đảm chất
lượng sấy theo yêu cầu chất lượng của từng hạng, đồng thời rút ngắn thời gian sấy
đến mức thấp nhất và quá trình sấy kinh tế nhất là một việc phức tạp.
Trên cơ sở phân tích ứng suất và biến dạng xảy ra trong các giai đoạn của quá
trình sấy, về bản chất của một quá trình dẫn ẩm, thoát ẩm trong gỗ và yêu cầu về
chất lượng của nguyên liệu sấy có thể rút ra kết luận như sau:
∗
Chênh lệch độ ẩm của các vùng khác nhau trong ván, quá trình sấy là không
thể tránh khỏi và do đó việc sản sinh ra các hiện tượng ứng suất bên trong gỗ là điều
tất yếu.
∗
Để giảm bớt ứng suất bên trong của gỗ sấy, cần thiết phải hạn chế mức độ
bay hơi trên bề mặt gỗ trong giai đoạn đầu sấy. Khi độ ẩm lớp mặt ngoài bắt đầu hạ
xuống điểm dưới bão hoà thớ gỗ tức là cần thiết phải sử dụng tác nhân sấy có độ ẩm

cao.
∗
Để giảm bớt ứng suất bên trong của gỗ trong giai đoạn 2 và giai đoạn cuối
cùng của quá trình sấy, tuỳ theo mức độ yêu cầu cần thiết về chất lượng gỗ sấy, cần
sử lý bằng không khí có độ ẩm cao và nhiệt độ cao để làm cho lớp gỗ bề mặt ngoài
của ván dẻo hơn, qua đó tạo điều kiện là cân bằng ứng suất bên trong gỗ.
Những kết luận trên là điều kiện thành lập chế độ sấy. Chế độ sấy là tập hợp tất
cả các thông số có thay đổi trong quá trình sấy nhằm đảm bảo chất lượng, thời gian
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
21
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3
/năm
sấy. Các thông số này gồm nhiệt độ, độ chênh lệch,.v.v. tốc độ tác nhân sấy
(thường không đổi) để thành lập để thành lập chế độ sấy thì cần có các cơ sở sau:
∗
Trước khi sấy cần làm nóng gỗ trước nhằm mục đích rút ngắn thời gian sấy.
Thường gỗ trước khi sấy cần được làm nóng lên đến nhiệt độ bằng hoặc cao hơn
nhiệt độ khi sấy một ít, nhằm tạo điều kiện cho ẩm trong gỗ di chuyển từ bên trong
ra bên ngoài mặt gỗ và bay hơi nhanh hơn.
∗
Độ chênh ẩm trong quá trình đầu của quá trình sấy không được quá lớn vì gỗ
dễ nứt bề mặt trong giai đoạn này.
∗
Độ ẩm của các tác nhân sấy càng về cuối của quá trình sấy càng giảm, đến lúc
kết thúc quá trình sấy có thể giảm xuống 30%.
∗
Nhiệt độ của tác nhân sấy ngược lại tăng dần từ khi bắt đầu sấy đến lúc kết
thúc sấy, điều đó phù hợp với việc tăng tốc độ sấy ở giai đoạn sau.
∗

Khi độ ẩm của gỗ xuống dưới điểm bão hoà thớ gỗ, tốc độ giảm dần.
2.3.2. Các chế độ sấy cơ bản
Chế độ sấy sắp xếp theo thời gian sấy, theo độ ẩm nguyên liệu sấy ( có tính đến
trạng thái sản sinh ứng suất của nguyên liệu ). Chế độ sấy về cơ bản theo phương
pháp thứ hai tức là thành lập theo độ ẩm của nguyên liệu thay đổi theo quá trình
sấy.
2.3.3. Cơ sở đánh giá chế độ sấy
a.Tiêu chuẩn về độ cứng của chế độ sấy
Độ cứng: Là đặc điểm của chế độ sấy, nó phản ánh khả năng của môi trường
tạo mức độ bay hơi ẩm. Độ cứng quyết định các thông số của tác nhân sấy, khi so
sánh các chế độ sấy khác nhau nên so sánh ở cùng một cấp chế độ sấy như nhau
(Đối với chế độ sấy sắp xếp theo chế độ ẩm thì cùng cấp độ ẩm, theo thời gian thì
cùng cấp thời gian như nhau).
b. Tiêu chuẩn về hiệu quả của chế độ sấy
Ở đây ta chủ yếu dựa vào kết quả thời gian sấy cụ thể của từng chế độ sấy và
chất lượng của từng nguyên liệu sấy mà đánh giá.
Dốc sấy: Theo định nghĩa của Keylworth, dốc sấy là tỷ số giữa độ ẩm tức thời
(W
tt
) và độ ẩm thăng bằng tương ứng (W
tb
): W
tt
< W
tb
. Giả sử ta có hầm sấy tốt,
thích hợp với điều kiện và yêu cầu thực tế đòi hỏi và các bước chuẩn bị đã sắp xếp
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
22
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m

3
/năm
chu đáo như: Lựa chọn phân loại gỗ, xác định độ ẩm ban đầu, xếp đống gỗ và xác
định sơ bộ thời gian thì vấn đề đặt ra là quá trình sấy nên điều chỉnh theo một quy
luật nào đó để đạt kết quả mong muốn kinh tế nhất. Theo Keylworth thì kết quả sấy
là do chất lượng của việc lựa chọn dốc sấy về mặt kỹ thuật phù hợp với quá trình
sấy quyết định.
2.3.4. Đặc điểm của các loại chế độ sấy
Trong giai đoạn đầu, cần làm ẩm di chuyển từ trong ra ngoài mặt gỗ bằng cách
nung nóng sơ bộ trong môi trường không khí có độ ẩm cao, gỗ không bền dưới tác
dụng nhiệt nên nhiệt độ bị hạn chế. Do đó thường sử dụng nhiệt độ tăng dần theo
mức nhiệt khô của nhiên liệu mà giảm độ ẩm tương đối của tác nhân. Nguyên liệu
càng nóng thì thời gian sấy càng ít và tác dụng nhiệt lớn hơn.
2.3.5. Các loại chế độ sấy
Trong phạm vi đồ án sử dụng phân loại chế độ sấy như sau:
+ Chế độ sấy gia tốc: Nhiệt độ sấy cao hơn nhiệt độ sấy định mức: 10 ÷15
0
C.
+ Chế độ sấy nhiệt độ cao: Chế độ sấy này chủ yếu dùng cho hầm sấy hơi quá
nhiệt với nhiệt độ cao hơn 100
0
C và nhiệt độ nhiệt kế ướt giữ cố định t
tt
= 100
0
C.
+ Chế độ sấy nhiệt độ thấp: Nhiệt độ sấy trong khoảng từ 50 ÷ 60
0
C. Ở một số
nước Đông Âu sử dụng chủ yếu chế độ sấy sắp xếp theo thời gian.

Còn chế độ sấy có chú ý đến diễn biến của ứng suất trong nguyên liệu là loại
chế độ sấy mới hiện nay, tuy nhiên còn nhiều trở ngại về kỹ thuật kiểm tra nên chưa
được sử dụng rộng rãi.
2.3.6. Kiểm tra theo dõi trạng thái của một số nguyên liệu sấy
Muốn sấy nguyên liệu đảm bảo chất lượng thì phải theo dõi kiểm tra độ ẩm
trung bình của nguyên liệu sấy ở thời điểm bất kỳ, biết được phân bố độ ẩm bên
trong nguyên liệu theo tiết diện ngang và đặc điểm trạng thái ứng suất của gỗ.
Kiểm tra độ ẩm nguyên liệu thường tiến hành ở những điểm dưới đây trong quá
trình sấy:
+ Trước khi bắt đầu sấy: Các chế độ sấy tiến hành theo cấp độ ẩm.
+ Trong giai đoạn kết thúc sấy: Để quyết định kết thúc sấy ta phải xử lý
cuối cùng rồi mới đưa nguyên liệu ra khỏi hầm sấy.
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
23
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3
/năm
2.3.7. Xử lý gỗ trong quá trình sấy
a. Xử lý ban đầu
Tuỳ thuộc vào trạng thái gỗ sấy trước khi đưa vào sấy, gồm 4 trạng thái tương
đối phổ biến sau :
+ Gỗ ướt: Vớt từ sông, hồ lên xẻ thành ván chưa qua giai đoạn hong, phơi
mà đưa vào sấy ngay, trường hợp này gỗ có độ ẩm rất cao (W
gỗ
> W
bhtg

) nên cần
xử lý không khí nóng bão hoà để gỗ được làm nóng nhanh hơn, đặc biệt đối với
mùa đông đòi hỏi xử lý nhiệt lượng lớn.

+ Gỗ đã qua giai đoạn hong, phơi ngắn: Đã có xuất hiện ứng suất bên
trong, việc làm 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 W
bhtg
,
ứng suất 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. Mặt khác, bề mặt khô của gỗ sẽ rút ẩm từ không khí bên ngoài làm
tăng thời gian sấy. Vì thế, trong trường hợp này nên xử lý bằng không khí có độ ẩm
ϕ < 100%. Thời gian xử lý phụ thuộc vào giá trị của ứng suất tồn tại trong nguyên
liệu, loại gỗ và chiều dày của gỗ mà có thể kéo dài từ 2 ÷ 24h.
Thời gian xử lý ban đầu có thể tính theo công thức sau:
T
xl
= 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.
b. Xử lý giữa chừng
Nhằm giảm ứng suất bên trong gỗ, phòng ngừa hiện tượng nứt nẻ và khuyết tật
bên trong gỗ trong các giai đoạn sấy tiếp tục, ảnh hưởng đến chất lượng gỗ sấy. Xử
lý giữa chừng tiến hành khi độ ẩm của gỗ đạt trung bình khoảng 25÷30%. Trường
hợp độ ẩm của gỗ còn cao hơn điểm bão hoà thớ gỗ thì việc xử lý giữa chừng chỉ
tiến hành lúc phát hiện có hiện tượng nứt bề mặt gỗ.
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
24
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống sấy gỗ 15000 m
3

/năm
Nhiệt độ trong thời gian xử lý giữa chừng lớn hơn nhiệt độ cấp chế độ sấy
khoảng 6÷10
0
C, về độ ẩm cần phải điều chỉnh độ ẩm tác nhân sấy để trong giai
đoạn xử lý gỗ không khô hơn. 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.
2.3.8. 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 xe goòng trước khi đưa vào lò sấy.
Một đống gỗ nên xếp cùng một loai ván (gỗ), chiều dài và độ ẩm đều xấp xỉ
nhau.
Nếu phải xếp đống gỗ theo nhiều kiểu khác nhau thì phải chọn những đống gỗ
giống nhau và đưa vào sấy. Chuẩn bị kịp thời mẫu gỗ đo độ ẩm trong gỗ, nếu chọn
thanh gỗ có độ ẩm lớn nhất trong đông gỗ và xếp phía dưới.
b. Chọn và xây dựng chế độ sấy cụ thể
Chọn quy trình sấy, chế độ sấy, nhiệt độ quy trình sấy.
c. Điều chỉnh các thông số trạng thái của tác nhân sấy

Dùng các thiết bị điều chỉnh hơi, hệ thống phun ẩm, thông gió để điều chỉnh.
Trong khi điều chỉnh, đầu tiên đóng kín các cửa dẫn, nếu độ ẩm của không khí chưa
đạt thì mở thêm ống phun ẩm, xả thêm hơi nước nóng, tuỳ theo từng loại gỗ mà ta
xử lý ban đầu cho thích hợp.
Nguyễn Ngọc Phú- 01N5 - Khoa CN Nhiệt - Điện Lạnh
25