Nghiên cứu xây dựng chế độ sấy gỗ OAK, ASH bằng năng lượng mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
---------------------

NGUYỄN VĂN HIẾU

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHẾ ĐỘ SẤY GỖ OAK, ASH
BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà nội, 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
---------------------

NGUYỄN VĂN HIẾU

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHẾ ĐỘ SẤY GỖ OAK, ASH
BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY, THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ
GỖ GIẤY
MÃ SỐ: 60.52.24

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS. HỒ XUÂN CÁC

Hà nội, 2011


1

MỞ ĐẦU
Trong cuộc sống hằng ngày của con người luôn tiếp xúc trực tiếp với các
vật dụng làm từ gỗ như: bàn, ghế, giường, tủ,…Để có những sản phẩm trên
phải qua một quá trình chế biến nguyên liệu gỗ, trong đó việc sấy gỗ là một
trong những khâu quan trọng nhất trong quá trình gia công sản phẩm . Sấy gỗ
là một lĩnh vực tiêu thụ khá nhiều năng lượng và cũng là một lĩnh vực gây ô
nhiễm môi trường không nhỏ trong ngành chế biến gỗ.
Tuy nhiên trong quá trình sấy gỗ sẽ liên quan đến nhiều yếu tố như: Cần
một lượng nhiệt, ẩm nhất định để điều tiết trong quá trình sấy gỗ, thực tế hiện
nay các doanh nghiệp sấy gỗ thường gia nhiệt bằng hơi nước hoặc hơi đốt đều
sử dụng chất đốt là củi, mùn cưa, hoặc các chất đốt khác để tạo ra nguồn
nhiệt đáp ứng cho quá trình sấy, điều này dẫn đến khói bụi ảnh hưởng trực
tiếp đến môi trường và hậu quả của nó là con người phải gánh chịu, như thiên
tai, lũ lụt, biến đổi khí hậu,…Để giảm bớt khí thải, khói đốt cũng như giảm
chi phí trong quá trình sấy gỗ, chúng tôi đề xuất đề tài tìm giải pháp sấy gỗ
bằng năng lượng mặt trời nhằm tiết kiệm năng lượng góp phần giảm thiểu ô
nhiễm môi trường, giảm chi phí trong quá trình sản xuất, đảm bảo sức khỏe
cho công nhân, tăng hiệu quả kinh tế và tận dụng được nguồn năng lượng sẵn
có của thiên nhiên.
Mục đích nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu ứng dụng nguồn năng
lượng sẵn có của thiên nhiên dùng trong ngành chế biến gỗ, cụ thể dùng năng
lượng mặt trời để sấy gỗ, nhằm tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí trong sản
xuất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tăng lợi nhuận trong sản xuất.

Trong khuôn khổ có giới hạn về thời gian, nguồn gỗ nguyên liệu nhập
khẩu, chi phí nghiên cứu …, nên nội dung nghiên cứu của đề tài chỉ giới hạn
trong phạm vi sau:


2

Nghiên cứu cấu tạo, tính chất vật lý, đặt tính ứng dụng, công dụng của
hai loại gỗ OAK, ASH nhập khẩu từ Mỹ, quy cách dày 20 mm.
Sấy thí nghiệm hai loại gỗ trên tại lò sấy thí nghiệm năng lượng mặt trời
CaXe


3

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Sơ lược về quá trình hình thành và phát triển lĩnh vực sấy gỗ ở
Việt Nam
Lịch sử về sấy gỗ ở Việt nam có thể phân ra thành hai giai đoạn: giai
đoạn trước giải phóng năm 1975 và giai đoạn sau năm 1975.
Sấy gỗ trước năm 1975 được đặc trưng bởi sự du nhập thiết bị sấy và
công nghệ sấy của nước ngoài. Vào thời kỳ pháp thuộc, Việt nam có nhà máy
dệt Nam định ứng dụng kiểu lò sấy hơi nước kiểu chu kỳ, tuần hoàn tự nhiên
để sấy gỗ làm các con thoi và nhà máy toa xe lữa Gia lâm ứng dụng lò sấy hơi
đốt trực tiếp với thiết bị nhập của Pháp. Sau giải phóng miền Bắc, xuất hiện
một số lò sấy nhập từ Bungary và Ba Lan ở Giáp Bát. Vào thời điểm này, vỏ
các lò sấy hầu như làm bằng kim loại, gia nhiệt bằng hơi nước, tuần hoàn
cưỡng bức. Nhìn chung, các thiết bị sấy ngoại nhập và công nghệ sấy chỉ có ở
một số nhà máy, xí nghiệp được nhập toàn bộ thiết bị nước ngoài. Trong khi

đó, các xí nghiệp chế biến gỗ còn lại lúc bấy giờ chỉ để gỗ hong khô tự nhiên
ngoài trời trước khi đưa vào gia công , hoặc thậm chí bỏ qua hẳn công đoạn
sấy trong dây truyền sản xuất đồ mộc. Rõ rang , lúc này khâu sấy chưa được
chú ý đúng mức, vì vậy độ ẩm gỗ sau khi hong phơi đưa vào gia công thường
chưa đạt đến độ ẩm sữ dụng, nên sản phẩm khi sử dụng thường bị các khuyết
tật như cong, vênh, nứt, mấm mốc, chất lượng màng keo không đảm bảo, kết
cấu không chặt chẽ, tuổi thọ thấp,…
Sấy gỗ sau giải phóng được đặc trưng bởi những nghiên cứu, thiết kế
cũng như những ứng dụng sáng tạo các thiết bị sấy của chính các nhà khoa
học trong nước cho chính các đối tượng gỗ nội địa. Ngoài các lò sấy hơi
nước ở phía Bắc thì ở phía nam sau năm 1975, một vài xí nghiệp gỗ liên
doanh cũng bắt đầu đầu tư các thiết bị sấy kim loại đi kèm với dây truyền sản


4

xuất đồ mộc ngoại nhập, như những lò sấy điện ngưng tụ ẩm của Nhật Bản ở
Satimex, Savimex. Tuy nhiên về thiết bị và công nghệ sấy khá hiện đại trong
khi khoa học kỹ thuật trong nước còn nhiều hạn chế, nên công nghệ sấy lúc
này còn nhiều bất cập. Chằng hạn: những thiết bị sấy thay thế như ống gang
có khoanh chịu áp lực, nồi hơi áp lực cao, bộ làm lạnh…Không chế tạo được
trong nước. Còn năng lượng cấp nhiệt để sấy như dầu diezen, điện hay dung
môi chất Freon trong thiết bị sấy ngưng tụ ẩm thì khá đắt tiền…Nhận thức
được tính không phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam, đầu những năm
1980, ở phía Bác, một số loại hình lò sấy tường sây, gia nhiệt bằng hơi đốt,
với trang thiết bị đơn giản, có thể chế tạo trong nước bước đầu đã được
nghiên cứu thiết kế và chế tạo thành công. Tuy vậy, loại hình lò sấy này đã
được nghiên cứu thiết kế cải tiến thành lò sấy hơi đốt có kết hợp nguyên lý
ngưng tụ ẩm, nhưng không phải từ hệ thống làm lạnh mà trực tiếp từ nước
được bom từ các nguồn nước tại chỗ. Ngoài ra, việc nghiên cứu phân nhóm

gỗ và xây dựng chế độ sấy vì tính đa dạng, chủng loại gỗ rừng và tính mọc
phân tán của gỗ rừng Việt nam đã làm cho các cơ sở ít có điều kiên tổ chức
sấy một mẻ sấy chỉ một loại gỗ.
Ở phía nam, vào những năm 90, công trình nghiên cứu khác về thiết kế
và chế tạo lò sấy tường xây, gia nhiệt bằng hơi đốt cũng như đã được ứng
dụng thành công. Điểm tiến bộ của lò sấy này là: bằng việc bố trí hệ thống các
quạt gió kiểu trục, có thể đảo chiều quạt nhiều lần thay cho quạt hút đã tạo đối
lưu gió trong toàn lò được đồng đều hơn. Để đảm bảo đồng đều nhiệt độ sấy
theo dọc lò, thay cho những tấm kim loại là bộ phận cung cấp nhiệt dạng ống
kim loại với dạng công xuất tỏa nhiệt cao hơn. Sau đó, công tác thiết kế và
chế tạo lò sấy gia nhiệt bằng hơi nước, với bộ cấp nhiệt là những là những dàn
nhiệt dạng những tấm kim loại mỏng gắng trên ống truyền hơi nước đã được
quan tâm nghiên cứu và ứng dụng hiệu quả trong thực tiển. Trong thời gian


5

đầu, một số thiết bị sấy của nước ngoài như quạt gió và dàn nhiệt của
Bungary còn được sử dụng lắp đặt. Sau này với sự tiến bộ của công nghiệp cơ
khí, toàn bộ thiết bị sấy đều được chế tạo trong nước, kể cả nồi hơi cũng được
các Công ty nồi hơi Việt nam chế tạo. Hơn nữa, với các thiết bị sấy tự thiết kế
và chế tạo như hiện nay không những chỉ phục vụ cho nhu cầu sản xuất trong
nước mà còn được chuyển giao lắp đặt sang một số nước bạn như:
Campuchia, Lào, Myanma… Về công nghệ sấy, nếu ở phía Bắc tập trung
phân nhóm gỗ sấy và xây dựng chế độ sấy theo phương pháp điều hành sấy
nhiều cấp (môi trường sấy có nhiều cấp nhiệt độ), thì ở phía nam lại phân
nhóm gỗ sấy và xây dựng chế độ sấy theo phương pháp điều hành sấy hai cấp
môi trường sấy có hai cấp nhiệt độ đơn giản hơn và phù hợp với thực tế công
nghiệp sấy của Việt nam hơn, khi hệ thống theo dõi kiểm tra độ ẩm gỗ cũng
như hệ thống điều khiển định kỳ bằng tay.

Hiện nay trên thế giới đã và đang thử nghiệm khá nhiều kiểu lò sấy sử
dụng năng lượng mặt trời ; ở Việt nam - Lâm trường M’Đrắc (Đắc Lắc) vừa
đưa lò sấy gỗ bằng năng lượng mặt trời vào sử dụng giảm chi phí nâng cao
chất lượng sản phẩm gỗ.
Đây là lò sấy gỗ bằng năng lượng mặt trời đầu tiên của Tây Nguyên và
cũng là lò sấy có các thiết bị tiên tiến nhất của Việt nam hiện nay. Lò sấy gỗ
này hoạt động thông qua nguyên lý hiệu ứng nhà kính (bức xạ nhiệt) và toàn
bộ hệ thống được
điều khiển bằng tự động hoá từ khâu phun ẩm, gia tăng nhiệt độ, thông
gió, tốc độ quạt…
Theo thiết kế, lò sấy có công suất 50 mét khối gỗ/ mẻ/ mỗi mẻ sấy kéo
dài 15 ngày (tiết kiệm được 60 đến 70 % thời gian, chi phí so với sấy bằng
hơi) và tuỳ theo từng nhóm gỗ, độ dày của gỗ ,người điều khiển đặt chương
trình làm việc để có chế độ sấy thích hợp. Trường hợp thiếu ánh nắng mặt


6

trời, lò sấy sẽ được nồi hơi cung cấp nước nóng để bổ sung năng lượng nhiệt
giúp lò hoạt động bình thường. Lò sấy gỗ bằng năng lượng mặt trời này do
Chương trình Lâm nghiệp Việt - Đức tài trợ, với tổng số vốn đầu tư 1,5 tỷ
đồng.
Tóm lại, công nghệ sấy gỗ ở Việt nam bắt đầu xuất hiện trước giải phóng
với các thiết bị sấy nhập ngoại dạng kim loại mà chủ yếu là lò sấy hơi nước
và ngưng tụ ẩm. Từ sau giải phóng , công nghiệp sấy gỗ trong nước đã có
những tiến bộ đáng kể, công việc tự chế tạo cũng như việc triển khai ứng
dụng thành công các kiểu lò sấy gia nhiệt bằng hơi đốt hoặc hơi nước với sự
đa dạng về cấu trúc và cách bố trí các thiết bị sấy trong lò. Đặc biệt bắt đầu từ
năm 1990, 100% thiết bị sấy đã có thể tự chế tạo trong nước trừ những dây
truyền nhập đồng bộ. Đi đôi với những thiết bị sấy, công nghệ sấy cũng có

những tiến bộ đáng khích lệ. Nếu những buổi đầu sơ khai, chế độ sấy được
thâm nhập vào sản xuất từ nhiều nguồn khác nhau, qua chuyển giao công
nghệ, qua tài liệu tham khảo nước ngoài, thì từ sau năm 1985, các loại gỗ sấy
phổ biến trong nước đã được nhiều tác giả nghiên cứu để phân nhóm gỗ sấy
và xây dựng chế độ sấy cho mỗi nhóm. Việc phân nhóm một số loại gỗ rừng
Việt nam này đã được thực tế chứng minh là rất sát thực vì đã giúp đơn giản
hóa việc xây dựng chế độ sấy, tạo tính linh động khi sấy kết hợp nhiều đối
tượng gỗ sấy trong sản xuất, góp phần tăng hiệu quả kinh tế cho các doanh
nghiệp sấy gỗ.


7

1.2. Khái quát về các phương pháp sấy
1.2.1. Hong phơi tự nhiên (sấy tự nhiên)

Hình 1.1- Ảnh hong gỗ tự nhiên
Trong quá trình phát triển, loài người đã ứng dụng phương pháp sấy đơn
giản nhất là hong phơi tự nhiên để làm khô gỗ. Quá trình hong phơi có thể
tiến hành ngoài trời hoặc dưới mái che bằng cách xếp gỗ thành đống với
nhiều lớp gỗ được ngăn cách với nhau bởi những lớp thanh kê. Vì vậy, theo
phương pháp này gỗ sẽ chịu tác động trực tiếp của ngoại cảnh (thời tiết, khí
hậu).
Chính sự bị động trong điều tiết môi trường sấy như vậy khiến thời gian
hong phơi quá dài, độ ẩm gỗ không đạt yêu cầu mong muốn và chất lượng gỗ
thường không đảm bảo. Như ta đã biết, gỗ xẻ sau khi cưa xẻ thường có độ ẩm
rất cao (50-60% và có khi lên đến 100%), qua điều kiện hong phơi thuận tiện,
tùy theo kích thước ván, có khả năng trong vòng một vài tuần lễ có thể giảm
độ ẩm của gỗ xuống xấp xỉ điểm bảo hòa thớ gỗ (25- 30%). Qua đó ta đã tiết
kiệm được một lượng năng lượng đáng kể trong quá trình sản xuất trong cơ

cấu giá thành của sản phẩm và tất yếu sẽ góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế
trong sản xuất kinh doanh về sấy gỗ.


8

2.2.2. Sấy chân không
Sấy chân không đã từ lâu là một phương pháp sấy kỹ thuật được sử dụng
để sấy các loại vật liệu khác nhau, kể cả trong lĩnh vực sấy gỗ. Đối với các
loại gỗ khó sấy và khô chậm, sấy chân không có một vị trí đáng kể nhằm rút
ngắn được thời gian sấy và cải thiện được chất lượng sấy.
Nguyên lý cơ bản của phương pháp sấy chân không là sự phụ thuộc
điểm sôi của nước vào áp suất. Nếu làm giảm (hạ thấp) áp suất trong một thiết
bị chân không xuống đến áp xuất mà ở đó nước trong gỗ bắt đầu sôi và bốc
hơi, sẽ tạo theo một tiết diện ngang của ván sấy một chênh lệch áp suất và qua
đó hình thành một dòng ẩm chuyển động trong gỗ theo hướng từ trong ra bề
mặt gỗ. Điều ấy có nghĩa là ở một áp suất nhất định, nước sẽ có một điểm sôi
nhất định, do vậy khi hút chân không sẽ làm áp suất trong gỗ giảm đi và đến
mức ở nhiệt độ của gỗ (và cũng như nhiệt độ của nước trong gỗ) đạt đến
nhiệt độ sôi của nước ở điều kiện áp suất đấy, nước trong gỗ sẽ hóa hơi và
làm tăng áp suất trong gỗ, tạo nên chênh lệch áp suất hơi nước giữa bên trong
gỗ và bề mặt gỗ, tạo điều kiện thúc đẩy quá trình duy chuyển ẩm từ trong gỗ
ra ngoài bề mặt bay hơi và ở đấy (bề mặt gỗ) dưới điều kiện chân không (áp
suất thấp) quá trình bay hơi sẽ tiến triển nhanh chóng và qua đó quá trình khô
của gỗ rất nhanh và rút ngắn được đáng kể thời gian sấy 20-50% thời gian
sấy so với phương pháp sấy truyền thống.
1.2.3. Sấy ngưng tụ ẩm
Sấy ngưng tụ ẩm bằng thiết bị lạnh đã được nhập vào nước ta (đặc biệt ở
Tp Hồ Chí Minh) trong những năm trước đây. Thiết bị sấy làm việc theo
nguyên lý sấy ngưng tụ ẩm và là một phương pháp sấy đã được sử dụng từ lâu

để sấy các vật liệu khác nhau. Hiệu quả của phương pháp sấy này trong lĩnh
vực sấy gỗ còn tùy thuộc vào rất nhiều yếu tố và được cân nhắc lựa chọn tùy
theo điều kiện cụ thể của từng cơ sở sản xuất.


9

Những yếu tố cơ bản cần được xem xét khi sử dụng phương pháp sấy
này là:
- Hiện trạng ở nơi sử dụng
- Loại gỗ sấy và kích thước ván sấy
- Độ ẩm cuối cùng của gỗ cần đạt được
- Công suất (năng suất) gỗ cần sấy
1.2.4. Sấy hơi nước quá nhiệt
Phương pháp sấy hơi nước quá nhiệt là phương pháp sử dụng trực tiếp
hơi nước nóng quá nhiệt làm môi trường sấy và được áp dụng ngày càng
nhiều trong kỹ thuật sấy gỗ xẻ và được coi là một trong những giải pháp
nhằm tăng cường năng lực sấy và tăng hiệu quả kinh tế của quá trình sấy. So
với phương pháp sấy truyền thống trong môi trường không khí, thì thông
thường sấy trong môi trường hơi nước nóng quá nhiệt thời gian sấy sẽ ngắn
hơn một cách đáng kể: (khoảng 6:1 so với phương pháp sấy truyền thống).
phương pháp sấy này rất phù hợp cho sấy gỗ lá kim và các loại gỗ tạp lá rộng,
nhiệt độ sấy luôn luôn lớn hơn 1000C (thường sấy ở khoản 1100C).
1.2.5. Sấy qui chuẩn (sấy gián tiếp trong môi trường không khí; sấy
truyền thống)
Sấy gián tiếp được phân biệt với sấy trực tiếp ở chỗ, đối với phương
pháp sấy trực tiếp từ nguồn nhiệt, còn sấy gián tiếp là phương pháp sấy mà gỗ
được gia nhiệt thông qua môi trường sấy, tức là nguồn nhiệt sẽ cung cấp nhiệt
(gia nhiệt) cho môi trường sấy và gỗ nằm trong môi trường sấy ấy sẽ được
môi trường sấy làm nóng lên thông qua hiện tượng truyền nhiệt và nhờ vào

nguồn nhiệt được hấp thụ ấp sẽ thực hiện quá trình bay hơi và làm cho gỗ khô
dần đi. Môi trường sấy được sử dụng ở đây chủ yếu là không khí.


10

1.2.6. Sấy Solar (năng lượng mặt trời)
Một phương pháp sấy gỗ nữa có ý nghĩa lớn hơn về tận dụng hiệu quả
cao năng lượng thiên nhiên là phương pháp sấy bằng năng lượng mặt trời.
Với nguyên lý tập trung năng lượng bức xạ mặt trời để cung cấp năng lượng
cao hơn cho một không gian sấy cô lập đã thúc đẩy gỗ sấy khô nhanh hơn so
với phương pháp hong phơi. Tuy vậy, các kết quả ứng dụng trong thực tế
cũng cho thấy một số hạn chế nhất định: nhiệt độ môi trường sấy không cao
lắm, diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt yêu cầu phải lớn. Do đó, phương pháp sấy
này chỉ thích hợp ứng dụng ở các nước nhiệt đới để sấy các đối tượng gỗ có
khả năng thoát ẩm chậm và yêu cầu nhiệt độ sấy không cao như gỗ Bạch đàn,
Oak…
1.2.7. Sấy Solar có kết hợp bơm nhiệt (ngưng tụ ẩm)
Khi ánh sáng chiếu vào hệ thống thu nhiệt, các ống chân không với tính
năng thu nhiệt cao sẽ hấp thụ bức xạ ánh sáng chuyển hóa thành năng lượng.
Lượng nhiệt này chuyển sang nước chứa trong bồn làm nóng lên. Nước nóng
có tỷ trọng nhỏ và nước lạnh có tỷ trọng lớn hơn, nên theo nguyên tắt vật lý
giữa ống nước và bồn nước tồn tại một vòng tuần hoàn lưu chuyển nước.
Nước tiếp tục lưu chuyển trong vòng tuần hoàn trên cho tới khi nhiệt độ nước
trong bồn đạt tới mức cao nhất.
Nguyên lý bơm nhiệt
Máy nén, nén hơi gas thành hơi quá nhiệt (hơi có áp suất cao, nhiệt độ
cao), đẩy vào dàn ngưng. Tại dàn ngưng hơi gas có áp suất cao, nhiệt độ cao
nhờ môi trường làm mát, ngưng tụ thành lỏng, đồng thời tỏa nhiệt ra trong
bồn nồi hơi, làm nước trong nồi hơi được nung nóng hơn. Sau khi hơi gas đi

ra khỏi dàn ngưng vào fin lọc để lọc sạch bẩn, qua ống mao là đường ống có
tiết diện nhỏ và dài, lượng gas tăng tốc độ, giảm áp suất , giảm nhiệt độ đạt
nhiệt độ bay hơi, đến dàn bay hơi. Đến dàn bay hơi lỏng gas có áp suất thấp,


11

nhiệt độ thấp và bay hơi, sau đó được máy nén hút về và nén thành hơi quá
nhiệt vào dàn ngưng. Thực hiện vòng tuần hoàn khép kín.

Hình 1.2. Mô hình sấy Solar có kết hợp bơm nhiệt (ngưng tụ ẩm)
1.3. Tổng luận về các công trình đã công bố
Qua các tài liệu tham khảo có thể khái quát như sau về ứng dụng năng
lượng mặt trời :
Hiện nay, trong xu thế chung của thế giới, trong tình hình khủng hoảng
năng lượng và khắc phục khủng hoảng kinh tế và biến đổi khí hậu, các nước
phát triển đang có xu hướng tập trung đầu tư mạnh cho việc nghiên cứu phát
triển năng lượng sạch năng lượng mặt trời và năng lượng sinh học (Solar &
Bio Energy).
Thiết bị sấy gỗ năng lượng mặt trời
Một vài mô hình lò sấy gỗ ứng dụng năng lượng mặt trời sau đây theo
nguyên lý:


12

- Hiệu ứng nhà kính (Green House)

Hình 1.3 Hình lò sấy Solar ở
Daknong

Hình 1.4 Dạng mô hình sấy
Solar

- Hấp thụ bức xạ mặt trời trực tiếp bằng tấm đen. (Air Collector)
- Nguyên lý hấp thụ nhiệt tạo nước nóng (Solar Hot Water)
1.4. Khái quát về các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước.
- Ngoài nước
Trong lĩnh vực sấy gỗ trên thế giới đã có những tiêu chuẩn hóa chuyên
ngành về sấy gỗ với các chỉ số công nghệ của chế độ sấy cụ thể cho từng loại
gỗ, những hướng dẫn cụ thể về cách thiết lập quy trình sấy cho từng quy cách
gỗ sấy, về cách điều hành sấy cũng như các quy định về việc kiểm tra, đánh
giá chất lượng gỗ sấy.
Tuy nhiên, ở mỗi nước có những kiểu riêng về chế độ sấy và cách thiết
lập quy trình sấy khác nhau.
Trên thế giới có những phương pháp sấy chân không, sấy cao tần, sấy
hơi quá nhiệt (sấy nhiệt độ cao) thời gian sấy ngắn, tuy nhiên nhiều nhà khoa
học Mỹ đã cho biết không phải các phương pháp nào cũng đều thích hợp với
mọi đối tượng gỗ sấy mà còn gây ra nhiều khuyết tật như các hiện tượng móp
méo, nứt mặt với tỷ lệ cao hơn so với phương pháp sấy quy chuẩn. Nhiều kết
quả nghiên cứu cũng cho thấy đối với những phương pháp sấy tiến bộ bị hạn


13

chế về đối tượng gỗ sấy, về giá thành đầu tư thiết bị, về khối lượng gỗ sấy
trong một mẻ sấy …..không thể đáp ứng cho nhu cầu công nghiệp. Vì vậy so
sánh về nhiều mặt phương pháp sấy quy chuẩn có nhiều ưu điểm hơn (giá đầu
tư thấp, tính kinh tế cao, môi trường sấy đơn giản, phương tiện truyền nhiệt dễ
chế tạo, dễ ứng dụng …), nên phổ biến rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới.

Trong ngành Chế biến gỗ ở nhiều nước trên thế giới người ta cũng sử
dụng các phương pháp sấy khác nhau, song chủ đạo vẫn là phương pháp sấy
gián tiếp trong môi trường khí còn gọi là Phương pháp sấy truyền thống hoăc
sấy quy chuẩn.
Riêng về sấy gỗ bằng năng lượng mặt trời , ở nhiều nước trên thế giới
cũng đã sữ dụng ,tuy nhiên chưa nhiều ,còn có nhiều cân nhắc về tính hiệu
quả về nhiều mặt và chủ yếu nghiên cứu tìm kiếm các mô hình lò sấy năng
lượng mặt trời có tính chất công nghiệp hơn ; vấn đề khó khăn ở đây là tìm
kiếm những giải pháp hạn chế tác động và phụ thuộc vào điều kiện khí hậu và
thời tiết của ứng dụng năng lượng mặt trới.Nước có nhiều kiểu lò sấy năng
lượng mặt trời là Úc :
SOLAR TIMBER DRYER
(Solar Hot Water Collector)

Hình 1.5- Mô hình lò sấy Solar DEHUMMIDIFER KILN


14

- Trong nước
Chưa có những tiêu chuẩn hóa chuyên ngành về sấy gỗ, các công trình
nghiên cứu chủ yếu nghiên cứu về quy trình sấy cho từng loại gỗ, những tài
liệu tham khảo ở dạng giáo trình, những bài báo đăng trên các tập san Lâm
Nghiệp.
Vấn đề nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời trong sấy gỗ cũng chỉ
có một vài đề tài nghiên cứu ở Viện Khoa Học Lâm Nghiệp Việt Nam.
Lò sấy gỗ bằng năng lượng mặt trời hiện nay ở Việt Nam chỉ có ở
Daknong, thông qua tài trợ của tổ chức Liên Hiệp Quốc, lò sấy dạng nhà kính
(Green house)
Cho đến nay, có thể nói chưa có nhiều đề tài nghiên cứu về công nghệ

sấy gỗ (chế độ sấy) cho gỗ Việt Nam đặc biệt là sấy gỗ bằng năng lượng mặt
trời.
Các lò sấy gỗ và nông sản mang nhản hiệu CAXE

Hình 1.6- Mô hình lò sấy SOLAR KILN DRYER CAXE 2010


15

Hình 1.7. Mô hình lò sấy SOLAR KILN DRYER CAXE 2011
Liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu có liên quan
- Chen, P.Y.S., Helmer, W.A., Baton, D.J. and Rosen, H.N. 1982.
Experimental solar-dehumidifier kiln for drying lumber.

Forest

Products
Journal, Vol.32, No.9: 35-41.
- Henning H.M. In Proceedings of the Haet SET 2005.Grenoble, France,
2005.
Solar assisted air conditioning of buildings-an overview.
- Dr. Tomas Nuriez, 2001. Fraunhofer- Institute for Solar Energy
Systems.
Dep. Thermal System and Buildings
- Renewabel and Sustainable Energy Reviews 2009. Solar timber kilns:
State of the art and foreseeable developments
- P.K.Kavvouras, M.A.Skarvelis. 2009 Performance of a solar – heated,
forced-air, fully automated lumber dryer
- Chen,P.Y.S.1981. Design and test of a 500 BF solar kiln. Forest
Product Journanl. Vol.31, NO; 3; 33-38

- Choo, K.T. and Grewal, G.S. 1984. Solar drying of wood in peninsular
Malaysia. Forest Research Institute Malaysia, Timber Digest No: 70


16

- Gan, K.S., Choo, K.T. and Lim, S. C. 1997. Solar drying of timber.
Paperpresented at 4th Conference of forestry and Forest Products
Research.
2-4 October, 1994. Forest Research Institute Malaysia.
- Gan, K.S. & Choo, K.T. 2001. Simulation of a Solar Timber Dryer. PP
727-734 in Proceedings of the 2nd Asian-Oceania Drying Conference ADC’
01, Batu Fenghi, Pulau Pinang, Malaysia 20-23 August 2001. Editors Man
Ramli Wan Daud, Kamaruzzaman Sopian, Siti Masinda Tasirin, Baharuddin
Yatim, Mohd Othman and Ibni Hajar Rukunudin.
- Simpson, W.T. and Tschenitz, J.L. 1989. Performance of solar/wood
energy kinl in tropical Latitudes.Forest Product Journal. Vol.39, No. 1: 23-30
Hồ xuân các . Sấy Cà phê bằng năng lượng mặt trời.Đề tài Sở Khoa học
&Công nghệ Tỉnh Đồng Nai,2O11.


17

Chương 2
NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu các đặc điểm cấu tạo giải phẩu gỗ OAK, ASH
- Tìm hiểu các đặc điểm tính chất vật lý, ứng dụng gỗ OAK, ASH
- Sấy thí nghiệm các mẽ sấy để xây dựng và thiết lập các quy trình sấy
cho 02 loại gỗ (Oak và Ask) với cùng một loại quy cách ván dày 20 mm.

2.2. Phương pháp nghiên cứu
Ứng dụng lý thuyết và mô hình hóa với loại mô hình thí nghiệm, mô
hình được tính toán, thiết kế lò sấy thí nghiệm,thực nghiệm với diện tích lò
1m3 /mẻ, tiếp cận đề tài một cách khoa học chúng tôi sẽ kế thừa các thành tựu
nghiên cứu khoa học trên thế giới cũng như ở Việt Nam về những lĩnh vực có
liên quan đến đề tài nghiên cứu.
2.3. Gỗ Sồi trắng - White Oak (W.OAK)
Tên Khoa Học : Quercus spp.
Tên Việt Nam : Gỗ Sồi Trắng
2.3.1. Mô tả chung
Gỗ Sồi trắng Mỹ có màu nâu trắng, dát gỗ màu nhạt, tâm gỗ từ nâu nhạt
đến nâu sậm. Đa số Sồi trắng có vân gỗ thẳng to và dài, mặt gỗ từ trung bình
đến thô với các tia gỗ dài hơn Sồi đỏ. Vì vậy, Sồi trắng có nhiều đốm hình
hơn.

Hình 2.1. Cây Sồi (white Oak), gỗ sồi, ván sồi


18

Hình 2.2. Lá sồi, trái sồi (White Oak)
2.3.2. Đặc điểm cấu tạo giải phẩu gỗ OAK
Gỗ có màu vàng pha sắc hồng. Vòng sinh trưởng thường rộng 2-5 mm.
Giác, lỗi khó phân biệt. Mặt gỗ trung bình, mạch đơn độc thường hình tròn,
tập họp thành những cụm và dây theo hướng xuyên tâm hoặc lệch.
Dưới kính lúp quan sát thấy mô mềm vây quanh mạch rất rõ, tụ hợp
thành những dãy hẹp, ngắn, lượn sóng.
Tia gỗ có 2 loại kích thước phân biệt, loại tia lớn có bề rộng rộng hơn
đường kính lỗ mạch, loại tia nhỏ khó thấy.
Tia gỗ tụ hợp có nhiều hàng tế bào là nguyên nhân chủ yếu gây ra sự

chênh lệch về co giãn, hút nước,…
Chiều hướng thớ gỗ thẳng. Gỗ cứng trung bình, nặng trung bình.
Mạch gỗ: Mạch đơn thường hình tròn, tập hợp thành cụm và dây theo
hướng xuyên tâm hoặc lệch. Mật độ 16-18 lỗ/mm2.
Trong mạch có thể bít. Đường kính lỗ mạch có 2 loại, loại lớn đường
kính 150-170 µm, loại nhỏ 30-40 µm.
Tấm xuyên mạch đơn, vách ngăn ngang nằm ngang. Lỗ thông ngang trên
vách tế bào xếp so le.
Mô mềm: Mô mềm phân tán và tụ hợp phát triển thành nhựng dãi hẹp
ngắn và lượng sóng, mô mềm vây quanh mạch không đều.


19

Tia gỗ: Tia gỗ có 2 kích thước phân biệt, khoản cách 2 tia lớn là 220 250 µm, rộng hơn đường kính lỗ mạch, gồm nhiều dãy tế bào và là tia dị hình,
loại tia nhỏ hẹp chỉ 1 dãy tế bào là tia đồng hình. Mật độ 16 tia/mm.
Sợi gỗ: Sợi gỗ có dạng quản bào, đường kính sợi 35-45 µm, chiều cao
sợi 600-650 µm, bề dày vách từ 12-15 µm.

Hình 2.3. Cấu tạo hiển vi White Oak (sồi trắng)
2.3.3. Đặc tính ứng dụng
Gỗ chịu mài mòn tốt, độ bám dính và ốc vít tốt dù phải khoan gỗ trước
khi đóng đinh và ốc. Vì gỗ phản ứng với sắt nên người thao tác nên dùng đinh
mạ kẽm. Độ bám dính của gỗ thay đổi nhưng gỗ có thể được sơn màu và đánh
bóng để trở thành thành phẩm tốt. Gỗ khô chậm nên người thao tác phải cận
thận để tránh nguy cơ rạn nứt gỗ. Vì độ co rút lớn nên gỗ dễ bị biến dạng khi
khô.
2.3.4. Đặc tính vật lý
Gỗ cứng và nặng, độ chịu lực uốn xoắn và lực nén trung bình, độ chắc
thấp nhưng rất dễ uốn cong bằng hơi nước. Sồi trắng Miền Nam lớn nhanh

hơn và các vòng tuổi gỗ rộng, có khuynh hướng cứng và nặng hơn.
2.3.5. Độ bền
Tâm gỗ có khả năng kháng sâu, không bị các loại mọt gỗ thông thường
và bọ sừng tấn công, gỗ tuyệt đối không thấm chất bảo quản, dát gỗ tương đối
không thấm chất này.


20

2.3.6. Đánh giá khả năng gia công của gỗ oak
Gỗ white OAK tương đối dễ gia công bằng các loại máy chế biến và
dụng cụ cầm tay. Độ bám dính keo tốt, có thể nhộm màu và trang sức bề mặt
bằng các loại dầu, sơn tổng hợp…
Gỗ khô tương đối nhanh vì có lỗ mạch tụ hợp, tuy nhiên gỗ tương đối
khó sấy vì có các thể bít nên cần phải có xử lý ẩm tương đối kỹ nếu không dễ
bị nứt ruột trong quá trình sấy.
Độ co rút thể tích trung bình (tính từ gỗ tươi đến khi độ ẩm 8%) là 15%
nên có nguy cơ cong vênh và rạng nứt bề mặt, vì vậy cần có chế độ sấy ôn
hòa chậm lại ở thời gian đầu, với điều kiện và nhiệt độ trong lò sấy năng
lượng mặt trời là hợp lý nhất.
Khối lượng thể tích trung bình khoảng 0.6 g/m2
Hệ số co giãn tiếp tuyến 0.14, hệ số co giãn xuyên tâm 0.11 đây là những
tính chất vật lý ảnh hưởng đến quá trình thoát ẩm của gỗ, đồng thời cũng là
nguyên nhân sản sinh ra các khuyết tật của gỗ sấy.
Gỗ có độ cứng khá cứng.
2.3.7. Công dụng chính
Làm cửa cao cấp, ván sàn, tủ buffer, tủ bếp, gỗ trạm kiến trúc, gỗ trạm
ngoại thất, gờ trang trí, ván lót, tà vẹt đường sắt, cầu gỗ, ván đóng thùng, quan
tài và hộp đựng nữ trang.

Hình 2.4. Sản phẩm đồ dùng từ gỗ sồi trắng (white Oak)


21

2.4. Gỗ Sồi đỏ Red Oak (R.OAK)
Tên khoa học: Quercus spp
Tên Việt nam: Gỗ sồi đỏ
2.4.1. Mô tả chung
Gỗ Sồi đỏ là một trong những chủng loại được sử dụng phổ biến nhất thế
giới, đặc biệt là tại Mỹ.

Hình 2.5. Cây Sồi đỏ, gỗ sồi đỏ (Red Oak)
2.4.2. Đặc điểm cấu tạo giải phẩu gỗ sồi đỏ (R.OAK)

Hình 2.6. Cấu tạo hiển vi sồi đỏ (Red Oak)
Vân gỗ sồi đỏ tương tự như vân gỗ sồi trắng nhưng có màu đỏ hơn và tỷ
trọng thấp hơn so với gỗ sồi trắng. Gỗ sồi đỏ có đặc tính thay đổi của gỗ tùy
thuộc vào vùng trống.
Giác gỗ từ màu trắng cho đến nâu nhạc, tâm gỗ màu nâu đỏ hồng, gỗ có
ít đốm hình nỗi bậc, vì các tia gỗ nhỏ hơn thớ gỗ, mặt gỗ thô.


22

Gỗ từ các vùng phía Nam thường có các đường đen và vân to, còn gỗ từ
các vùng phía Bắc thường có giá cao hơn từ 10-20%.
2.4.3 Đặc tính ứng dụng
Gỗ chịu máy tốt, độ bám ốc và đinh tốt dù phải khoan trước khi đóng
đinh và ốc. Gỗ có thể được nhuộm màu và đánh bóng để thành thành phẩm

tốt. Gỗ khô chậm, có xu hướng nứt và cong vênh khi phơi khô. Độ co rút lớn
và dễ bị biến dạng khi khô.
2.4.4. Độ bền
Không có hoặc ít có khả năng kháng sâu ở tâm gỗ. Tương đối dễ xử lý
bằng chất bảo quản.
2.4.5. Công dụng chính của gỗ R.OAK
Đồ gỗ cao cấp, tủ, gỗ chạm cao cấp, cửa cái, ván sàn.
Thích hợp để tạo sự tương phản với những loại gỗ nhạt màu hơn
Đồ gỗ, ván sàn, vật liệu kiến trúc nội thất, gỗ chạm và gờ trang trí nội
thất, cửa, tủ bếp, ván lót, quan tài và hộp đựng nữ trang.

Hình 2.7. Sản phẩm đồ dùng từ gỗ sồi đỏ (Red Oak)
2.5. Gỗ Tần Bì - White Ash(W.ASH)
Tên Việt Nam : Gỗ Tần Bì
Tên thương mại : White Ash
Tên khoa học: Fraxinus spp.americana
Họ: Oleaceae


23

Chi: Fraxinus
Loài: F. americana
Các tên khác: Tần Bì Hoa kỳ (American Ash), Biltmore Ash White Ash
cane Ash.
2.5.1. Phân Bố
Tần Bì là một loài Fraxinus có nguồn gốc bản địa phía Đông Bắc Hoa
kỳ, được tìm thấy tại các khu rừng lá rộng có độ ẩm vừa phải từ phía Tây
Nova Scotia đến Minnesota, từ phía nam đến phía Bắc Florida và từ phía Tây
Nam đến phía Đông Tây.

2.5.2. Đặc điểm sinh thái
Là loài thực vật lá rụng gỗ lớn với chiều cao sinh trưởng lên đến 2030mm, có trường họp lên đến 50mm, với đường kính thân từ 0.5-1.8m.
Vở: nhẳn và xám màu khi cây còn non, dần bị nứt nẻ khi trưởng thành
đến già cỗi. Chồi mùa đông có màu nâu sẵm hoặc nâu đỏ, với bề mặt mịn.

Hình 2.8. Hình gỗ Tần Bì (ASH)
Lá: dài khoảng 20-30mm, có hình lông chim kết hợp với 7 (có khi là 5, 9
hoặc 11) lá chét, những lá này dài khoảng 5-15 cm (hiếm khi dài 18cm) và
rộng từ 3-7.5cm, với mép lá viền răng cưa ngắn nhưng khoản cách giữa các
cuống lá dài đến 15mm. Mặt trên lá thường xanh, mặt dưới có một lớp phấn
mịn, và chuyển màu vàng, đỏ hoặc tía vào mùa thu.