TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM SẤY LẠNH ỨNG

Tuyển tập Báo cáo Hi ngh Sinh viên Nghiên cu Khoa hc lần thứ 7 ðại học ðà Nẵng năm 2010

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM SẤY LẠNH ỨNG
DỤNG ðỂ SẤY GỖ
CALCULATING AND DESIGNING EXPERIMENTAL MODEL FOR COLD DRYING
APPLYING FOR WOOD DRYING

SVTH: TRẦN QUỐC DŨNG – NGUYỄN VĂN MINH
Lớp:05N1-Khoa CNNðL-ðại học Bách Khoa ðà Nẵng
GVHD: TS. TRẦN VĂN VANG
Khoa Công nghệ Nhiệt-ðiện lạnh-ðại học Bách Khoa ðà Nẵng

TÓM TẮT
Bài báo mô tả chi tiết cấu tạo máy sấy bơm nhiệt, các quy trình sấy, các bài thí nghiệm và
trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm ñối với loại gỗ ñược chọn ñể thí nghiệm. Từ các kết quả sấy
thực nghiệm, chúng tôi phân tích và ñánh giá chất lượng gỗ sấy ñồng thời chọn chế ñộ sấy với thời
gian sấy ngắn mà chất lượng gỗ không ảnh hưởng gì nhiều.
ABSTRACT
The article describes structured heat pump dryer, drying process, all experiments and
presented result of experimental studies for wood selected for the experiment. From the experimental
results of drying, we analyze and evaluate the quality wood drying simultaneously select drying mode
for a short time but does not affect much quality wood
1. Mở ñầu
Gỗ là loại vật liệu bền nhẹ,ñược sử dụng nhiều trong sinh hoạt ñời sống, cũng như công
nghiệp.Tuy nhiên việc chế biến gỗ bằng phương pháp thông thường còn tốn nhiều thời gian
và chất lượng gỗ kém.Vì vậy việc nghiên cứu ứng dụng sấy gỗ bằng phương pháp sấy lạnh là
ñiều cần thiết. Bởi theo lý thuyết thì sấy lạnh cho phép sấy vật liệu nhanh mà lại ñảm bảo chất
lượng vật sấy tốt nhất.
2. Nội dung
2.1. Thiết bị sấy thực nghiệm
2.1.1. Cấu tạo

- Buồng sấy: Buồng sấy thực nghiệm có kích thước 1160Lx830Wx940H (mm). Bên
trong có xếp gỗ, 1 quạt tuần hoàn cưỡng bức công suất 160 W
- Bơm nhiệt: Máy nén 12000 BTU/h; 2 dàn lạnh diện tích 2x 0,19 m
2
, 3 dàn nóng diện
tích 3 x 0,25 m
2
, bình chứa cao áp; 2 ống mao, ñiện trở công suất 0,7 kW, quạt hút (hướng
trục) 130kW
Hệ thống còn lắp các thiết bị tự ñông ñiều khiển như cảm biến nhiệt ñộ, ñộ ẩm, các van
ñiện từ … ñể ñiều khiển tự ñộng duy trì nhiệt ñộ và ñộ ẩm
Tuyển tập Báo cáo Hi ngh Sinh viên Nghiên cu Khoa hc lần thứ 7 ðại học ðà Nẵng năm 2010

















Mô hình thực nghiệm máy sấy bơm nhiệt ñã thực hiện

2.1.2. Nguyên lý hoạt ñộng
Không khí ñược quạt hút, hút vào dàn lạnh và ñược làm lạnh xuống dưới nhiệt ñộ ñọng
sương nên ẩm sẽ ngưng tụ và tách ra khỏi không khí.Dung ẩm của không khí giảm xuống
nhưng do nhiệt ñộ cũng giảm nên ñộ ẩm tương ñối của không khí sau dàn lạnh cao.Không khí
tiếp tục ñược quạt hút về dàn nóng và ñược gia nhiệt ñẳng dung ẩm nên ñộ ẩm của không khí
giảm mạnh.Sau ñó không khí ñược ñưa về buồng sấy, hấp thụ ẩm của gỗ. ðộ ẩm tương ñối
của không khí tăng và không khí ñược hút về dàn lạnh. Chu trình cứ thế tiếp tục.

3
150
4
15
126
7
5
8
14
9
1

10 11
3
2
13
1155
250
Hình 1. Sơ ñồ cấu tạo máy sấy bơm nhiệt
1-Bọc cách nhiệt; 2-Khung sắt; 3-Quạt hướng trục; 4-Máy nén; 5-Dàn lạnh; 6-Máng hứng nước;

7-Dàn nóng ngoài; 8-Dàn nóng trong; 9-ðiện trở; 10-Tấm hướng dòng; 11-Buồng sấy; 12-Kính
xem ga; 13-Ống mao;14-Lọc bụi;15-Bình chứa cao áp

Hình 2: Mô hình máy sấy bơm nhiệt
Tuyển tập Báo cáo Hi ngh Sinh viên Nghiên cu Khoa hc lần thứ 7 ðại học ðà Nẵng năm 2010

2.2. Quy trình thực nghiệm sấy gỗ
Gỗ ñược lựa chọn ñể sấy thí nghiệm là gỗ thông
2.2.1. Chuẩn bị gỗ sấy
Gỗ sấy có kích thước 710Lx100Wx25H (mm). Các thanh kê có kich thước 25x25x600
(mm).Gỗ ñược xêp ñống ñầy trong buồng sấy.
2.2.2. Chọn chế ñộ sấy thực nghiệm
Ta tiến hành 2 phương pháp sấy:
- Giữ nguyên chế ñộ sấy gỗ ( nhiệt ñộ, ñộ ẩm) cho ñến khi gỗ ñạt ñộ ẩm yêu cầu.Ta
tiến hành 2 bài thí nghiệm ở nhiệt ñộ 20 và 25
o
C , ñộ ẩm thấp nhất có thể.
- Thay ñổi chế ñộ sấy (nhiệt ñộ, ñộ ẩm) tùy thuộc từng giai ñoạn bốc ẩm của gỗ
2.2.3. Phương pháp lấy số liệu
a. Xác ñịnh ñộ ẩm gỗ
- ðo ñộ ẩm gỗ:Chọn một số thanh ngẫu nhiên ño ñộ ẩm, sau ñó lấy giá trị trung bình

là ñộ ẩm ban ñầu của gỗ ñưa vào sấy. Các thanh gỗ có ñộ ẩm quá cao hoặc quá thấp sẽ loại ra.
- Bố trí các mẫu gỗ phải thông qua việc lựa chọn tiêu chuẩn ñể mẫu gỗ ñại diện thích
hợp nhất cho toan bộ ñống gỗ.Mặt khác cách sắp xếp phải sao cho dễ lấy ra và xếp vào vị trí
trong việc kiểm tra ñịnh kỳ suốt quy trình sấy gỗ
- ðo ñộ ẩm của gỗ nhờ thiết bị ño ñộ ẩm gỗ cầm tay
- Trong quá trình sấy, cứ 6 tiếng lấy mẫu ra ño lại ñộ ẩm gỗ 1 lần
b. Xác ñịnh trạng thái không khí trong phòng
- Dùng sensor cảm biến nhiệt ñộ và ñộ ẩm trong phòng
- Thiết bị ño tốc ñộ gió trong phòng
c. Xác ñịnh chất lượng gỗ sấy
- ðộ cong vênh, nứt nẻ dẫn ñến không sử dụng vào các mặt hàng cùng loại ñã ñịnh ra
ban ñầu.
- Sự ñồng ñều về ñộ ẩm trong ñống gỗ và trong từng thanh gỗ sấy
- ðộ chai cứng, nhăn nhúm bề mặt gỗ gây khó khăn và hao hụt gỗ trong quá trình chế
biến hàng mộc
- Ít co giãn và biến dạng trong quá trình sản xuất cũng như sử dung sản phẩm sau này.
2.3. Kết quả thực nghiệm
Sau khi tiến hành thí nghiệm, chúng tôi ñã tổng hợp kết quả nghiên cứu thí nghiệm
theo các ñồ thị quan hệ dưới ñây.
Tuyển tập Báo cáo Hi ngh Sinh viên Nghiên cu Khoa hc lần thứ 7 ðại học ðà Nẵng năm 2010
4
2.3.1. Giữ nguyên chế ñộ sấy
Chúng ta tiến hành sấy gỗ thông ở 2 chế ñộ nhiệt ñộ, ñộ ẩm từ ñó xác ñịnh ñộ ẩm
của gỗ theo thời gian. Kết quả ñược biểu diễn trên hình 3


Hình 2.3. Sự thay ñổi ñộ ẩm theo thời gian w=f(τ) của gỗ thông
Kết quả
- Thời gian sấy nhanh (3-4 ngày) hơn khi sấy bằng phương pháp sấy nóng (7-10
ngày). Vì khi sấy bằng bơm nhiệt không có giai ñoạn phun ẩm bổ sung ñồng thời gradient

nhiệt ñộ và ñộ ẩm có xu hướng cùng chiều nhau nên sẽ thúc ñảy quá trình tách nước ra
khỏi gỗ.
- Trên bề mặt gỗ bị nứt nẻ nhiều vì khi ñộ ẩm gỗ ñạt ñến trạng thái bão hòa thớ gỗ
w
bhtg
(25%< w
bhtg
<30%) ta vẫn giữ nguyên chế ñộ sấy với thế sấy lớn mà trong giai ñoạn
này gỗ thường hay bị cong vênh, biến dạng.
Nhận xét
Từ kết quả nghiên cứu trên ta rút ra ñược chế ñộ sấy gỗ phải phải thay ñổi qua 3 giai
ñoạn:
+ Giai ñoạn thoát ẩm tự do (w> 30%): là giai ñoạn ẩm thoát ra nhiều nên thế sấy
lớn
+ Giai ñoạn gỗ có ñộ ẩm nằm trong khoang ñộ ẩm bão hòa thớ gỗ(w
bhtg
=25-30%):
Giai ñoạn này gỗ thường cong vênh, biến dạng nên thế sấy phải nhỏ
+ Giai ñoạn thoát ẩm liên kết: (w<20%) cần tăng thế sấy ñể rút ngắn thời gian sấy.
2.3.2. Thay ñổi chế ñộ sấy
Ta tiến hành chế ñộ sấy:
Giai ñoạn ñầu, ta tiến hành chế ñộ sấy ở nhiệt ñộ 25
o
C cho ñến khi ñộ ẩm của gỗ
còn 30%
Giai ñoạn tiếp theo, ta tiến hành chế ñộ sấy dịu ở nhiệt ñộ 18
o
C cho ñến khi ñộ ẩm
của gỗ còn 20%
Giai ñoạn cuối, ta tiến hành chế ñộ sấy ở nhiệt ñộ 25

o
C cho ñến khi gỗ khô kiệt
Tuyển tập Báo cáo Hi ngh Sinh viên Nghiên cu Khoa hc lần thứ 7 ðại học ðà Nẵng năm 2010
5
Kết quả thí nghiệm ñược biễu diễn trên ñồ thị hình 4

Hình 2.4. Sự thay ñổi ñộ ẩm theo thời gian w=f(τ) của gỗ thông

Kết quả
- Chất lượng gỗ tốt hơn hẳn, tỷ lệ gỗ bị nứt nẻ ít hơn nhiều so với sấy một chế ñộ, các
thanh nứt nẻ chủ yếu là do ñộ ẩm của gỗ ban ñầu ñưa vào sấy không ñồng ñều.
- Thời gian sấy tăng lên do phải duy trì chế ñộ sấy dịu ở giai ñoạn ñộ ẩm của gỗ nằm
trong khoảng 20-30%.
3. Kết luận
Từ thực nghiệm nghiên cứu, sấy gỗ bằng phương pháp sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt
ñã ñạt ñược những hiệu quả nhất ñịnh: thời gian sấy ñược rút ngắn mà chất lượng gỗ không
bị thay ñổi nhiều, chi phí năng lượng thấp…Vì vậy việc sử dụng bơm nhiệt ñể sấy gỗ cần
ñược tiếp tục nghiên cứu một cách toàn diện ñể tìm ra chế ñộ sấy tối ưu, nhằm ñưa phương
pháp sấy này ứng dụng vào thực tế với quy mô công nghiệp.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] TS Trần Văn Vang (2010), “Nghiên cứu thực nghiệm sấy gỗ”, Tạp chí KH & CN, ðại
học ðà Nẵng, số 2(37).2010, tr. 100–110.
[2] GS-TSKH Trần Văn Phú, “Tính toán thiết kế hệ thống sấy”, NXB Giáo dục 2002.
[3] PGS.TS Hoàng Ngọc ðồng (2009), “Nghiên cứu ảnh hưởng của cách bố trí dàn lạnh
và tốc ñộ gió ñến khả năng tách ẩm từ dàn lạnh của may sấy kiểu bơm nhiệt”, Tạp chí
KH & CN, ðại học ðà Nẵng, số 5(34).2009, tr. 37– 43.