BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU KHOA: HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Thiết Bị Sấy Gỗ Thông 10000 m 3 /ngày Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN THỊ TIẾN THIỀU Sinh viên thực thiện: MÔNG ĐÀM THUẬN LÃ VĂN NAM TRẦN QUỐC KỲ Lớp : DH11H1 Khóa: 2011 TP. Vũng tàu , ngày….tháng … 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. LỜI CÁM ƠN NGUYỄN NGỌC PHÚ, khoa CN nhiệt – điện lạnh Cô NGUYỄN THỊ TIẾN THIỀU đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình giúp chúng em hoàn thành đề tài này. MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU 1 2 CHƯƠNG 1: PHƯƠNG PHÁP SẤY GỖ 1.1 Vai trò của độ ẩm trong gỗ và mục đích sấy gỗ 5-6 1.2 Phương pháp sấy gỗ 6-9 3 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẤY GỖ 2.1 Tính chất của gỗ liên quan đến quá trình sấy gỗ 10-19 2.2 Những hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trình sấy gỗ 19-27 2.3 Chế độ và quy trình sấy gỗ 27-32 2.4 Bảo quản gỗ sấy 32-34 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 3.1 Nhiệm vụ thiết kế 3.2 Chọn vật sấy và kiểu hầm sấy 3.3 Kỹ thuật xếp đống gỗ 3.4 Kích thước hầm sấy và thời gian sấy Bảng các thông số đã tính CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NHIỆT 4.1 Chọn nguyên liệu chế độ sấy 4.2 Xác định lượng nước bay hơi từ gỗ 4.3 Thông số của tác nhân sấy 4.4 Nhiệt lượng tiêu thụ và quá trình sấy thực tế 4.5 Môi chất truyền nhiệt 4.6 Tính chọn calorifer 4.7 Đường ống dẫn hơi và đường ống dẫn nước ngưng 4.8 Thiết bị tách nước ngưng 4.9 Thiết bị phun ẩm 4.10 Sơ đồ đường hơi và đường nước ngưng CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN KHÍ ĐỘNG LÒ SẤY 5.1 Khí động học đối với quá trình sấy gỗ 5.2 Tính trở lực hầm sấy 5.3 Chọn quạt và xác định công suất của quạt 5.4 Tính toán ống dẫn khí và thoát khí 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. 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 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 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. [...]... ca cỏc phn t trong cỏc vt xp cng d dng Do ú nhit cao tớnh cỏch nhit ca g gim Bng thc nghim: t = 10C thỡ = 1,47.Vr - 0,367 = 1,1.0,089.0 (2.2) Trong ú: Vr: Th tớch phn rng trong g, m3 0 : Khi lng riờng ca g khụ, kg/ m3 : chờnh lch ca h s dn nhit, kcal/m.K c Nhit dung riờng ca g Theo H.M.Kupullop, nhit dung riờng ca g: t W 1 + 100 C = 0,28 + G t: Vi: W - m ca g + G khụ: ; 0, 2 , kcal/kg.K... nhit b Tớnh cht dn nhit ca g Thụng thng vt liu cú cu to xp h s dn nhit tng theo khi lng riờng Theo thc nghim ngi ta a ra cụng thc: = 0,168. + 0,022, kcal/m.K Trong ú: (2.1) : Khi lng riờng ca g, kg /m3 Theo chiu hng khỏc nhau thỡ h s dn nhit theo chiu dc ln hn 2 ln so vi chiu ngang th nh hng ca m v nhit : Trong phm vi m ca g di im bóo ho th g, theo F.Kollman nu m tng lờn mt phn trm thỡ tng t... 0,0016 t, kcal/kg.K Trong khong nhit : t = (0ữ100)0C thỡ NDR trung bỡnh ca g: C tb = 1 100 100 ( 0,266 + 0,0016 t ) dt 0 = 0,324, kcal/kg.K (2.5) Theo Durlop, khi khi lng g thay i t (0,23ữ1,1) kg/cm3 thỡ C khụng ph thuc vo S ph thuc ca C vo W g c xỏc nh: W + 0,324 C = 1 + W , kcal/kg.K (2.6) 2.1.4 S co rỳt ca g Hin tng co rỳt ca g cú nhiu dng: Co rỳt Th tớch Chiu di Dc th Ngang th Xuyờn tõm Tip... qu ca quỏ trỡnh núng chy lm phõn hy hoc bc hi ca thuc (Vớ d: thuc (NH2)2HPO4, K3PO4) CHNG 3 : TNH TON THIT B SY 3.1 NHIM V THIT K V CC S LIU CHO 3.1.1 Nhim v thit k Thit k h thng sy g nng sut 10.000 m3/ nm Loi g sy: G thụng H thng lp t ti Vng Tu Cht lng g sy loi 1 G sy xong cú th dung lm mc cao cp hoc sut khu 3.1.2 Cỏc s liu ó cho  . PHƯƠNG PHÁP SẤY GỖ 1.1 Vai trò của độ ẩm trong gỗ và mục đích sấy gỗ 5-6 1.2 Phương pháp sấy gỗ 6-9 3 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẤY GỖ 2.1 Tính chất của gỗ liên quan đến quá trình sấy gỗ 10-19 2.2. quá trình sấy gỗ 19-27 2.3 Chế độ và quy trình sấy gỗ 27-32 2.4 Bảo quản gỗ sấy 32-34 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 3.1 Nhiệm vụ thiết kế 3.2 Chọn vật sấy và kiểu hầm sấy 3.3 Kỹ thuật xếp đống. 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