Đà Nẵng,6-2010
Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Văn
Vang
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI:
“XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM SẤY
LẠNH VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ SẤY GỖ”

GVHD : TS. TRẦN VĂN VANG
GVD :
SVTH : NGUYỄN VĂN MINH
MSSV : 05107031
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1 Page 1
Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Văn
Vang
LỜI CẢM ƠN
Từ những ngày đầu bước chân vào giảng đường đại học cho đến lúc hoàn thành đề
tài này, em luôn nhận được sự quan tâm chỉ dạy và sự giúp đỡ tận tình của các thầy các
cô. Qua luận văn này, em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến:
 Ban giám hiệu Trường Đại Học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng.
 Ban chủ nhiệm Khoa Công Nghệ Nhiệt - Điện lạnh
 Quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy em trong thời gian học tập tại trường.
 Thầy TS. Trần Văn Vang - người trực tiếp theo dõi, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em
thực hiện đề tài này.
 Cuối cùng, em muốn nói lời cám ơn đến ba mẹ cùng mọi người trong gia đình đã
quan tâm, lo lắng, động viên em trong những ngày học tập xa nhà.
 Em xin được gửi đến quý thầy cô, ba mẹ cùng tất cả mọi người lời chúc sức khoẻ và
lời cám ơn chân thành nhất !

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Văn
Vang
MỤC LỤC
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1 Page 4
Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Văn
Vang
DANH SÁCH HÌNH VẼ
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1 Page 5
ĐẶT VẤN ĐỀ
Sấy gỗ là bước đầu tiên và là bước quan trọng nhất trước khi gỗ được sử dụng cho các
quá trình chế biến tiếp theo. Gỗ ở trạng thái tự nhiên luôn chứa một lượng nước lớn,
lượng nước tồn tại trong gỗ ảnh hưởng lớn tới tính chất của gỗ . Chính vì vậy gỗ cần phải
được sấy vì nhiều lý do: sấy gỗ làm tăng chất lượng gỗ , tăng độ bền cơ lý , tránh hiện
tượng co rút nứt nẻ ở mối ghép ; giảm trọng lượng gỗ nên giảm chi phí vận chuyển và bảo
quản, hạn chế sự phát sinh của nấm và côn trùng phá hoại gỗ , nâng cao tuổi thọ gỗ . Do
đó các doanh nghiệp luôn tìm ra nhiều phương pháp sấy khác nhau để mang lại hiệu quả
cao nhất.
Hiện nay ở nước ta chủ yếu sử dụng loại lò sấy đối lưu cưỡng bức với TNS được gia
nhiệt bằng hơi nước hoặc khói nóng. Loại lò sấy này có ưu điểm là: vốn đầu tư ban đầu
nhỏ, vận hành dễ không cần công nhân có trình độ tay nghề cao.
Tuy nhiên các hầm sấy này hầu như chưa mang lại hiệu quả cao nhất cho doanh
nghiệp, thời gian sấy còn nhiều do cần phải phun ẩm bổ sung khi nung gỗ và giai đoạn
điều hòa để tránh nứt nẻ gỗ nên không thể cung cấp cho các nơi tiêu thụ trong một thời
gian ngắn được.
Qua nhiều năm nghiên cứu và triển khai ứng dụng thấy rằng dụng sấy lạnh nhiệt độ
thấp để hút ẩm và sấy lạnh có nhiều ưu điểm và rất có khả năng ứng dụng rộng rãi trong
điều kiện khí hậu nóng ẩm, phù hợp với thực tế Việt Nam, mang lại hiệu quả kinh tế-kĩ
thuật đáng kể. Sấy lạnh đặc biệt phù hợp với những sản phẩm cần giữ trạng thái, không
cho phép sấy nhiệt độ cao và tốc độ gió lớn.
Đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng sấy lạnh dùng bơm nhiệt và

Với hệ thống sấy này,nhiệt độ vật liệu sấy cũng như nhiệt độ tác nhân sấy xấp xỉ
bằng nhiệt độ môi trường.Tác nhân sấy thường là không khí.Trước hết,không khí được
khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng các máy khử ẩm hấp phụ.Sau đó được đốt
nóng hoặc làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu rồi cho đi qua vật liệu sấy.Khi đó,phân áp suất
hơi nước trong tác nhân sấy bé hơn phân sáp suất hơi nước trên bè mặt vật liệu sấy nên
ẩm từ dạng lỏng sẽ bay hơi và đi vào tác nhân sấy.Như vậy,quy luật dịch chuyển ẩm trong
lòng vật liệu sấy và từ bề mặt vật vào môi trường trong các hệ thống sấy lạnh giống như
các hệ thống sấy nóng.Điều kiện khác nhau ở đây là cách giảm phân áp hơi nước P
h
trong
tác nhân sấy.Trong các hệ thống sấy nóng đối lưu người ta giảm P
h
bằng các đốt nóng ác
tác nhân sấy (d = const) để tăng áp suất bão hòa dẫn đến giảm độ ẩm tương đối φ .Còn
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 7
các hệ thống sấy lạnh có nhiệt độ tác nhân sấy bằng nhiệt độ môi trường chẳng hạn,người
ta tìm cách giảm phân áp suất hơi nước của tác nhân sấy bằng cách giảm lượng chưa ẩm d
kết hợp với qua trình lạnh (sau khi khử bằng hấp phụ) hoặc đốt nóng (sau khi khử ẩm
bằng làm lạnh).
1.2.2 Hệ thống sây thăng hoa
Hệ thống sấy thăng hoa là hệ thống sấy lạnh mà trong đó ẩm của vật liệu sấy ở dạng
rắn trực tiếp biến thành hơi đi vào tác nhân sấy.Trong hệ thống sấy này người ta tạo môi
trường trong đó nước trong vật liệu sấy ở dưới điểm 3 thể,nghĩa là nhiệt độ của vật liệu
T<273
o
K và áp suất tác nhân sấy bao quanh vật P<610Pa.Khi đó nếu vật liệu sấy nhận
được nhiệt lượng thì nước trong vật liệu sấy ở dạng rắn sẽ chuyển trực tiếp sang dạng hơi
và đi váo tác nhân sấy.Như vậy trong hệ thống sấy thăng hoa,một mặt ta làm lạnh vật
xuống dưới 0
o

+ Vận hành phức tạp,người vận hành có trình độ kỷ thuật cao.
+ Cấu tạo thiết bị phức tạp,thời gian sấy lâu.
+ Nhiệt độ sấy thường gần nhiệt độ môi trường nên chỉ thích hợp với một số loại vật
liệu,không sấy được các vật liệu dễ bị vi khuẩn làm hư hỏng ở nhiệt môi trường như bị
ôi,thiu,mốc…
+ Rò rỉ môi chất lạnh ra môi trường có thể làm ảnh hương đến môi trường xung
quanh cũng như ảnh hưởng đến chât lượng của thực phẩm.
+ Do cuốn bụi nên có thể gây tắc tại thiết bị làm lạnh.
1.4 Ứng dụng sấy gỗ sử dụng phương pháp sấy lạnh
Trên thực tế, sấy gỗ bằng phương pháp sấy lạnh đã được các nhà khoa học nghiên cứu
nhiều và đã đạt được những thành công nhất định. Tuy nhiên do những hạn chế còn chưa
khắc phục được nên phương pháp này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi lắm. Dựa vào 1 số
kết quả nghiên cứu người ta đưa ra chế độ sấy tối ưu với các loại gỗ:
- Nhiệt độ sấy ban đầu thấp và độ ẩm cao.
- Một giai đoạn dốc trong đó nhiệt độ không khí tăng và độ ẩm giảm
- Giai đoạn kết thúc ở nhiệt độ sấy vừa phải và độ ẩm tương đối thấp
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 9
8
9
10
2 3 4 5 6
1
7
Hình 1.1 Mô hình thiết bị sấy lạnh ứng dụng để sấy gỗ
1.Tấm chắn bụi 2.Dàn lạnh
3.Ống xi phông thoát nước ngưng
4.Tấm chắn nước 5.Dàn nóng
6.Điện trở 7.Quạt hút 8.Quạt tuần hoàn
9.Tấm hướng dòng 10.Cửa buồng sấy
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 10

đẳng hướng. Có một lượng nước nhất định bên trong gỗ nước này tồn tại dưới hai dạng:
nước tự do có 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 đồng tâm. Khi xem xét cấu trúc của
gỗ người ta phân biệt ba hướng vuông góc sau đây:
Hình 2.1 Cấu trúc gỗ
+ Hướng bán kính : hướng dọc theo bán kinh 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
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 12
+ Mặt cắt tiếp tuyến
+ Mặt cắt xuyên tâm
Ngoài ra còn có những mắt cây, tại những mắt cây này sự sắp xếp gỗ là không giống nhau
do đó làm cho cấu trúc gỗ cũng khác đi. Mặt khác do thành phần cấu tạo của gỗ chủ yếu
là cenlulo (C
6
H
10
O
5
)
n
(n > 2000) và được cấu tạo thành từng lớp gọi là lớp mixen. Những
lớp này tạo ra mao dẫn, theo các mao dẫn này mà nước sẽ xâm nhập vào gỗ rất nhanh
Khi quan sát bằng mắt thường ở các loại gỗ dẻ, sồi và khi quan sát bằng kính hiển vi ở
các loại thông dương … Người ta thấy những dãy ánh sáng hoặc hơi tối bị đứt quảng và
nằm theo thân cây và được gọi là tia gỗ.
Giữa các thớ cũng xuất hiện lực liên kết , lực liên kết giữa các thớ gỗ và tia gỗ yếu hơn

+ Thê bít: trong ngâm tẩm và sấy gỗ. Trong sấy gỗ, thê bít sẽ hạn chế rất nhanh đến quá
trình di chuyển ẩm trong gỗ và làm cho gỗ khô rất chậm, gây nên chênh lệch ẩm độ giữa
những lớp bên trong gỗ và lớp gỗ bề mặt và dễ hình thành nứt nẻ bề mặt gỗ trong quá
trình sấy, nhất là ở giai đoạn đầu của quá trình sấy.
2.2.2 Độ ẩm của gỗ
2.2.2.1 Độ ẩm của gỗ
Ở điều kiện bình thường tất cả các loại gỗ đều chứa một lượng nước, lượng nước chứa
trong gỗ tại một thời điểm bất kỳ gọi là độ ẩm của gỗ.
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 14
2.2.2.2 Vai trò của ẩm
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 được duy trì trong hàng thế
kỷ.
Ẩm phá hoại và làm mục nát gỗ nhưng khi gỗ thấm hoàn toàn và không khí được loại ra
hết khỏi lỗ hổng tế bào của gỗ thì gỗ sẽ không bị mục nát nữa. Theo Kebol thì gỗ chỉ bị
mục nat khi độ ẩm của gỗ nằm trong phạm vi 22 ÷ 130%.
Trong xây dựng, ẩm làm biến dạng,cong vênh các xà, dầm và cột gỗ, làm giảm độ bền và
sức chịu lực của vật liệu. Trong các hàng mộc dân dụng thì khi gia công, chế biến đồ gỗ,
ẩm gây nên co rút và biến dạng hình thể sản phẩm gia công như làm biến màu, bị nấm,
nứt nẻ và giảm chất lượng thành phẩm. Qua nhiều nghiên cứu thực nghiệm cho thấy độ
bền cơ học của gỗ tăng khi độ ẩm của gỗ giảm từ 30 ÷ 0%.
Do đó trong công nghiệp sử dụng gỗ yêu cầu phải sấy khô gỗ đến yêu cầu công nghệ của
từng nghành.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 để chống mối mọt, tăng thời gian sử dụng của gỗ.
2.2.2.3 Hàm lượng ẩm
Ái lực của gỗ đối với nước có thể nhận thấy khi đặt gỗ đã sấy khô vào môi trường ẩm.
Gỗ khô sẽ hút ẩm tới hàm lượng ẩm của gỗ đạt khoảng 30%. Đây chính là giá trị bão hòa
đối với các chất hóa học của gỗ hay là độ ẩm bảo hòa thớ gỗ. Tiếp đó gỗ có thể nhận thêm
ẩm do hiện tượng hấp phụ hoặc dưới tác dụng của lực mao quản , cho đến khi các khoảng

%100.W
0
a
G
GG −
=
(%)
2.2.2.5 Độ ẩm tuyệt đối:
Là lượng nước chứa trong gỗ qui về một đơn vị trọng lượng khô kiệt.
%100.
G
G-G
W
0
0
=
(%)
2.2.2.6 Độ ẩm cân bằng (EMC)
Gỗ là loại vật liệu có khả năng hút hơi nước trong không khí. Khi hút nước gỗ nở ra
khi thoát hơi nước gỗ sẽ co lại.
Khả năng hút và thoát hơi nước 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 và thoát ẩm cho đến khi độ ẩm của gỗ không
đổi.
Độ ẩm trong giới hạn
1tb2
WWW
<<
W

tăng thì độ ẩm bão hòa thớ gỗ giảm.
Điểm bão hòa thớ gỗ: có ý nghĩa lớn vì nó là bước ngoặt của sự thay đổi tính chất gỗ,
cường độ gỗ, sức co giãn , khả năng dẫn nhiệt của gỗ. Trong quá trình sấy gỗ, khi độ ẩm
của gỗ giảm xuống dưới điểm bão hòa thớ gỗ thì quá trình biến đổi kích thước của gỗ
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 18
cũng xảy ra đồng thời, và khi phân bố độ ẩm trong gỗ sấy trong quá trình sấy không đều
sẽ dẫn đến những biến dạng không đều. Đây chính là nguyên nhân của các hiện tượng
hình thành ứng suất và nảy sinh các khuyết tật trong gỗ trong quá trình sấy.
Hinh 2.4 Sự thay đổi kích thước gỗ
Độ ẩm tối đa của gỗ (w
max
): Là hàm lượng ẩm tối đa có thể được trong gỗ khi toàn bộ
vách tế bào gỗ được bão hòa ẩm và hầu hết các không bào trong gỗ chứa đầy nước, tức là:
w
max
= w
BHTG
+ w
k
Trong đó:
W
BHTG
- Độ ẩm bão hòa thớ gỗ, [%]
W
K
- Hàm lượng nước mao dẫn, [%]
Hàm lượng nước tối đa trong gỗ rất khác nhau ở các loại gỗ khác nhau và nếu gỗ tươi
(ướt) sau khi xẻ cho qua sấy sẽ có ảnh hưởng rất lớn đến thời gian sấy và qua đó ảnh
hưởng đến năng suất, giá thành, và hiệu quả kinh tế trong sấy gỗ
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 19


= 33%
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
thay đổi theo chiều cao và bán kính của cây. Vì vậy, độ ẩm của gỗ trong kỹ thuật chỉ là
những giá trị trung bình hoặc kết quả đo cục bộ. Ở gỗ lá kim hoặc lá rộng, ngay trong một
loại gỗ, độ ẩm ở vùng ngoài rìa cao hơn (100÷140)% so với vùng trung tâm của cây
(30÷40)%. Ngược lại, ở một số loại cây (cây du), độ ẩm ở phần lõi lớn hơn, cây càng già
độ ẩm càng giảm và ngược lại.
2.2.3 Tính chất nhiệt vật lý của gỗ
2.2.3.1 Tính chất dãn nỡ do nhiệt
Thông thường vật nóng lên dãn nỡ ra và ngược lại, làm lạnh thì sẽ co lại. Với gỗ cũng
vậy nhưng thực tế do gỗ là vật xốp, tính chất gỗ phụ thuộc vào độ ẩm(W
g
so với W
bhtg
) do
đó khi nhiệt độ tăng thì nước từ giữa các sợi cenllulose sẽ bốc hơi làm cho gỗ sẽ co rút
lại , về mặt giá trị độ co rút do khô đi lớn hơn nhiều so với dãn nỡ nhiệt.
2.2.3.2 Tính chất dẫn nhiệt của gỗ
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 20
Ảnh hưởng của khối lượng riêng của gỗ và hướng truyền nhiệt, 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=0.169ρ + 0.022 (kcal/m.h. độ)
Trong đó :
ρ: khối lượng riêng của gỗ (kg/m
3
)
λ: hệ số dẫn nhiệt (kcal/m.h. độ)

=λ
1
[1-0.0125(W
1
-W
2
)]
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hệ số dẫn nhiệt: 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 phân tử trong các vật xốp
càng dễ dàng. Do đó nhiệt độ cao tính cánh nhiệt giảm.
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 21
Bằng thực nghiệm Δt = 1
0
C thì:
λ = 1.47V
r
- 0,367 = 1.1-0.089ρ
0
(TL 1).
Trong đó :
Vr : thể tích phần rỗng của gỗ [m
3
].
ρ
0
: khối lượng riêng của gỗ khô [kg/m
3
].
Δλ: độ chênh hệ số dẫn nhiệt khi nhiệt độ tăng (kcal/m.h.độ).

0016.0266.0(
t)dt (kcal/kg độ)
Theo Durlop khi khối lượng thay đổi từ (0,23
÷
1,1) kg/cm
3
thì C không phụ thuộc vào
ρ. Sự phụ thuộc của C vào W
g
được xác định :
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 22
C =
W1
0.324W
+
+
(kcal/kg độ)
2.2.3.4 Khối lượng riêng biểu kiến
Khối lượng riêng biểu kiến của gỗ là khối lượng của các hợp chất của gỗ có trong 1 đơn
vị thể tích gỗ. Chính là tỷ lệ giữa khối lượng chất khô với khối lượng của thể tích nước
tương ứng với thể tích mẫu gỗ, xác định tại nhiệt độ 4
0
C. Thông số này được xá định cho
gỗ tươi.
Thể tích khoảng trống chứa không khí trong hệ thống mao quản của gỗ quyết dịnh khối
lượng riêng biểu kiến của gỗ. Nếu nước xâm nhập vào hệ thông mao quản thì gỗ sẽ chìm
cho dù đó là lọai gỗ nhẹ nhất.
Trong khái niệm khối lượng riêng biểu kiến, thể tích mẫu gỗ bao hàm cả thể tích các mao
quản. Ngược lại, khối lượng riêng là khái niệm dành cho các hợp chất của thành tế bào,
với giá trị hầu như không đổi đối với mọi lọai gỗ là 1,53 ÷ 1,54.