MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU.1
CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT VẬT LIỆU ẨM
1.1. Một số tính chất của vật liệu ẩm liên quan đến quá trình sấy.3
1.1.1.Đặc trưng trạng thái của vật liệu ẩm. 3
1.1.2. Các dạng liên kết ẩm trong vật liệu.5
1.1.3. Phân loại vật liệu ẩm.7
1.2. Tính chất vật liệu thí nghiệm. 8
1.2.1.Rau quả.8
1.2.2. Gỗ.9
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU KỸ THUẬT SẤY CHÂN KHÔNG
2.1. Các phương pháp sấy.13
2.1.1. Phương pháp sấy nóng.13
2.1.2. Phương pháp sấy lạnh.14
2.2. Phương pháp sấy chân không.16
2.3. Phân loại thiết bị sấy chân không.19
2.3.1. Thiết bị sấy chân không kiểu liên tục.19
2.3.2. Thiết bị sấy chân không liên tục.20
2.4. Kỹ thuật tạo chân không.23
2.4.1. Bơm chân không.23
2.4.2. Thiết bị ngưng tụ.30
2.5. Vật liệu sử dụng trong kỹ thuật chân không.32
2.5.1. Thủy tinh, sứ.33
2.5.2. Kim loại và hợp kim.33
2.5.3. Cao su chân không và teflon.34
2.5.4. Các chất bôi trơn và trát kín.35
2.5.5. Dầu chân không.35
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM
THIẾT BỊ SẤY CHÂN KHÔNG. 3.1. Mục đích và yêu cầu của mô hình.36
3.1.1. Mục đích.36
3.1.2. Yêu cầu.36
3.2. Sơ đồ nguyên lý và cấu tạo của mô hình .36
3.2.1. Sơ đồ nguyên lý và cấu tạo.36
3.2.2. Sơ đồ mạch điện.tủ sấy. .39 3.2.3. Cấu tạo một số bộ phận và thiết bị phụ khác.39
3.3. Vận hành và điều chỉnh mô hình. .41
3.3.1. Vận hành mô hình. .41
3.3.2. Điều chỉnh các thông số.42
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM
THIẾT BỊ SẤY CHÂN KHÔNG
4.1. Lý thuyết mở đầu.44
4.1.1. Lý thuyết sấy rau quả.44
4.1.2. Lý thuyết sấy gỗ.45
4.2. Giới thiệu các bài thí nghiệm.49
4.2.1. Mục đích và yêu cầu.49
4.2.2. Dụng cụ và vật liệu thí nghiệm.49
4.2.3. Trình tự tiến hành thí nghiệm.51
4.2.5. Các bảng kết quả thí nghiệm và phương pháp xác định độ
ẩm toàn phần.52
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ NHẬN XÉT, KẾT LUẬN.
5.1. Các bảng số liệu tính toán.56
5.1.1. Kết quả sấy cà rốt.56
5.1.2. Kết quả sấy thìa là.56
5.1.3. Kết quả sấy gỗ.57
5.2. Đồ thị và nhận xét.57
5.2.1. Cường độ bức xạ nhiệt trong buồng sấy.57 5.2.2. Ảnh hưởng của chế độ sấy. .58
5.2.3. Ảnh hưởng của hình dáng, kích thước, điều kiện xử lý ban đầu
5.3. Kết luận chung. 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO.62
*****
9 trang |
Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 3200 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Mô hình thí nghiệm về thiết bị sấy chân không, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
CHƯƠNG 1
VẬT LIỆU ẨM
MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU ẨM
LIÊN QUAN ĐẾN QUÁ TRÌNH SẤY
1.1.1. Đặc trưng trạng thái ẩm của vật liệu
Đối tượng của quá trình sấy là vật liệu ẩm, trong vật ẩm này luôn có chứa một lượng ẩm nhất định. Vật liệu ẩm được chia làm 3 nhóm chính:
+ Nhóm 1: Vật keo đặt trưng_ Vật liệu của nhóm này khi tách ẩm vẫn còn giữ nguyên kích thước và tính đàn hồi dẻo (Vd: Zêlatin, aga, ...)
+ Nhóm 2: Vật xốp mao dẫn _ Vật liệu của nhóm này khi tách ẩm trở nên giòn (Vd: Thạch cao, gốm sứ,...).
+ Nhóm 3: Vật keo xốp mao dẫn _ Vật liệu của nhóm này có thành mao dẫn dẻo và đàn hồi, khi thấm nước thì trương nở (Vd: gỗ, các loại ngũ cốc...). Vật keo mao dẫn xốp có tính chất tổng hợp của hai nhóm kia. Trong thực tế hầu hết vật liệu ẩm đều thuộc nhóm này.
Trạng thái của vật liệu ẩm được xác định bởi nhiệt độ và độ ẩm của nó. Độ ẩm của vật có thể biểu diễn qua độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm toàn phần, độ chứa ẩm và nồng độ ẩm.
a. Độ ẩm tuyệt đối_ Kí hiệu:WO
Là tỷ số giữa khối lượng ẩm chứa trong vật với khối lượng vật khô tuyệt đối. Được xác định theo công thức:
wo= (1-1)
Trong đó:
Gn- Khối lượng ẩm chứa trong vật liệu, [kg].
Gk- Khối lượng vật khô tuyệt đối, [kg].
b. Độ ẩm toàn phần_ Kí hiệu: W
Là tỷ số giữa khối lượng ẩm chứa trong vật với khối lượng của vật ẩm. Được xác định theo công thức:
w = (1-2)
Trong đó:
G = Gn + Gk , [kg] là khối lượng vật ẩm.
Từ các biểu thức (1-1) và (1-2) ở trên ta có mối quan hệ giữa độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm toàn phần:
wo = = (1-3).
c. Độ chứa ẩm_ Kí hiệu: u, [kg ẩm/ kg vật khô]
Là tỷ số giữa lượng chứa ẩm trong vật với khối lượng vật khô tuyệt đối. Được tính theo công thức:
u = , [kg ẩm/kg vật khô] (1-4).
Nếu độ chứa ẩm phân bố đều trong toàn bộ vật thể thì ta có quan hệ sau:
wo = 100 u [%]
Hay u = , [kg/kg] (1-5).
d. Nồng độ ẩm_ Kí hiệu: N, [kg/m3 ].
Là khối lượng ẩm chứa trong 1m3 vật thể. Ta có:
N = , [kg/m3] (1-6).
Trong đó:
V- Thể tích vật.
Nếu gọi là khối lượng riêng của vật khô tuyệt đối thì từ (1-4) và (1-6) ta có:
N = u.
Nếu giả thiết thể tích của vật không thay đổi trong quá trình sấy, tức là V = Vk, Vk là thể tích của vật khô tuyệt đối, ta có:
N = u
Trong đó: là khối lượng của vật khô tuyệt đối.
e. Độ ẩm cân bằng_ Kí hiệu: Wcb , ucb...
Là độ ẩm của vật khi ở trạng thái cân bằng với môi trường xung quanh vật đó. Khi đó độ chứa ẩm trong vật là đồng đều và phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật ẩm bằng phân áp suất hơi nước có trong môi trường tác nhân sấy.
Trong kỹ thuật sấy, độ ẩm cân bằng có ý nghĩa lớn, nó xác định giới hạn quá trình sấy và dùng để xác định giới hạn quá trình sấy và độ ẩm cuối cùng trong quá trình sấy của mỗi loại vật liệu trong những điều kiện môi trường khác nhau.
1.1.2. Các dạng liên kết ẩm trong vật liệu
Khi nghiên cứu quá trình sấy cần phải xác định các dạng tồn tại và các hình thức liên kết giữa ẩm với vật khô. Vật ẩm thường là tập hợp của 3 pha : rắn, lỏng và hơi. Các vật rắn đem sấy thường là các vật xốp mao dẫn. Trong kỹ thuật sấy thường coi vật thể chỉ gồm phần rắn khô và ẩm lỏng, (bỏ qua thành phần hỗn hợp khí - hơi trong vật).
Diễn biến quá trình sấy các vật ẩm sẽ bị chi phối các dạng liên kết ẩm trong vật. Có nhiều cách phân loại các dạng liên kết ẩm trong đó cách phân loại của P.H. Rôbinde được sử dụng rộng rãi hơn vì nó nêu được bản chất hình thành các dạng liên kết ẩm trong vật liệu. Theo cách này, tất cả các dạng liên kết ẩm được chia thành 3 nhóm chính là: Liên kết hoá học, liên kết hoá lý và liên kết cơ lý.
a. Liên kết hoá học
Thể hiện dưới dạng liên kết ion hay liên kết phân tử. Lượng ẩm trong liên kết hoá học chiếm tỉ lệ nhất định. Liên kết ion được hình thành bởi những phản ứng hoá học rất bền vững. Muốn phá vỡ các liên kết này phải dùng các phản ứng hoá học hoặc nung đến nhiệt độ rất cao. Còn liên kết phân tử ta có thể quan sát qua quá trình kết tủa của các dung dịch. Vật liệu khi bị tách ẩm liên kết hoá học thì tính chất của nó thay đổi. Nói chung trong quá trình sấy (nhiệt độ từ 120¸1500C) không tách được ẩm liên kết hoá học, quá trình sấy yêu cầu giữ nguyên các tính chất hoá lý của vật.
b. Liên kết hoá lý
Thể hiện dưới dạng liên kết hấp thụ và liên kết thẩm thấu. Lượng ẩm trong liên kết hoá lý không theo tỉ lệ nhất định nào.
Liên kết hấp thụ
Trong các vật ẩm ta gặp những vật keo. Vật keo có cấu tạo dạng hạt. Bán kính tương đương của hạt từ 0,001¸0,1m. Do cấu tạo hạt nên vật keo có bề mặt bên trong rất lớn, vì vậy nó có năng lượng bề mặt tự do đáng kể. Khi tiếp xúc với không khí ẩm hay trực tiếp với nước, ẩm sẽ xâm nhập vào vật theo các bề mặt tự do này tạo thành liên kết hấp thụ giữa nước và bề mặt.
φ (%) Đường cong hấp thu đẳng nhiệt
wcb = f(j)t = const
wcb = 100
wcbgh wcb (%)
Xét hiện tượng một phân tử nằm trong khối lỏng sẽ cân bằng lực về mọi phía, các phân tử nằm trên bề mặt khối lỏng không cân bằng lực nên bị hút vào bên trong. Nhờ năng lượng tự do này mà các phân tử lớp ngoài của vật có khả năng hút các phân tử của môi trường xung quanh. Nếu mối liên kết giữa các phân tử của môi trường xung quanh yếu hơn thì khi tiếp xúc với vật, một số phân tử của môi trường sẽ bị hút lên bề mặt vật hình thành nên mối liên kết hấp thu bề mặt. Hiện tượng hấp thu xảy ra cả trong lòng vật ẩm
Xét một vật khi đặt trong môi trường không khí ẩm. Môi trường không khí ẩm được đánh giá bởi nhiều yếu tố: nhiệt độ t, độ ẩm tương đối φ. Nếu vật chưa bão hoà thì bao giờ cũng diễn ra quá trình hấp thu ẩm từ môi trường vào vật. Quá trình hấp thu ban đầu diễn ra mạnh mẽ, sau đó giảm dần và đạt đến trạng thái cân bằng, nghĩa là độ ẩm của vật tăng dần đến độ ẩm cân bằng wcb, ứng với thông số môi trường (t,φ) nào đó.
Liên kết thẩm thấu
Liên kết thẩm thấu là liên kết hoá lý giữa nước và vật rắn khi có sự chênh lệch nồng độ các chất hòa tan ở trong và ngoài tế bào, tức là có sự chênh lệch áp suất hơi nước. Quá trình thẩm thấu không kèm theo hiện tượng tỏa nhiệt và không làm cho vật biến dạng. Về bản chất, ẩm thẩm thấu trong các tế bào không khác với bình thường và không chứa các chất hòa tan vì các chất hoà tan sẽ không thể khuếch tán vào trong tế bào cùng với nước.
c. Liên kết cơ lý
Đây là mối liên kết giữa vật và nước với tỉ lệ không hạn định, được hình thành do sức căng bề mặt của nước trong các mao dẫn hay trên bề mặt ngoài của vật.
Được chia làm ba dạng: liên kết cấu trúc, liên kết mao dẫn, và liên kết thấm ướt.
Liên kết cấu trúc
Được hình thành trong quá trình hình thành vật (ví dụ như quá trình đông đặc...). Để tách nước trong trường hợp này có thể dùng phương pháp nén ép, làm cho nước bay hơi hoặc phá vỡ cấu trúc vật... Sau khi tách nước, vật bị biến dạng nhiều, có thể thay đổi tính chất thậm chí thay đổi cả trạng thái pha.
Liên kết mao dẫn
Nhiều vật ẩm có cấu tạo mao quản, ví dụ như gỗ, vải... Trong các vật thể này có vô số các mô quản. Các vật thể này khi để trong không khí, nước sẽ theo các mao quản xâm nhập vào vật thể. Khi vật thể này đặt trong môi trường không khí ẩm thì hơi nước sẽ ngưng tụ trên bề mặt mao dẫn và theo các mao quản xâm nhập vào vật thể. Tách ẩm liên kết mao dẫn bằng phương pháp làm cho ẩm bay hơi hoặc đẩy ẩm ra bằng áp suất lớn hơn áp suất mao dẫn. Vật sau khi tách ẩm mao dẫn nói chung vẫn giữ được kích thước, hình dáng và các tính chất hoá lý.
Liên kết dính ướt
Được hình thành do nước bám dính vào bề mặt vật với góc dính ướt <90oC và dính ướt vào nhờ sức căng bề mặt. Ẩm liên kết dính ướt được tách khỏi vật dễ dàng bằng phương pháp bay hơi, đồng thời cũng có thể tách ra bằng các phương pháp cơ học như: lau, thấm, thổi, vắt ly tâm...
1.1.3. Phân loại vật liệu ẩm
Có nhiều cách phân loại vật ẩm, cách phân loại được sử dụng nhiều trong kỹ thuật là cách phân loại dựa vào các tính chất vật lý của vật thể của A.V. Lưcốp. Theo cách này, vật ẩm được chia làm 3 nhóm: vật xốp mao dẫn, vật keo và vật keo xốp mao dẫn.
a. Vật xốp mao dẫn
Là vật mà ẩm liên kết với vật liệu chủ yếu bằng mối liên kết mao dẫn, vật có khả năng hút mọi chất lỏng dính ướt không phụ thuộc vào thành phần chất lỏng. Ví dụ như: vật liệu xây dựng, cát thạch anh, than củi,...Trong các vật xốp mao dẫn, lực mao dẫn lớn hơn rất nhiều so với trọng lượng ẩm và quyết định hoàn toàn sự lan truyền ẩm. Đặc điểm của vật xốp mao dẫn là sau khi sấy khô vật trở nên dòn và có thể bị vỡ vụn thành bột.
b. Vật keo
Là những vật có tính dẻo do cấu trúc hạt. Trong vật keo ẩm liên kết ở dạng hấp thụ và thẩm thấu. Ví dụ như: keo động vật, vật liệu xenlulô, tinh bột, đất sét,... Các vật keo có đặc điểm chung là có liên kết mạnh giữa nước và vật keo và khi sấy bị co ngót khá nhiều và vẫn giữ được tính dẻo.
c. Vật keo xốp mao dẫn
Là vật thể mà trong đó tồn tại ẩm liên kết có trong cả vật keo và vật keo xốp mao dẫn. Các vật keo xốp mao dẫn có: gỗ, than bùn, các loại hạt và một số thực phẩm. Về cấu trúc các vật này thuộc loại xốp mao dẫn nhưng về bản chất lại là các vật keo. Đặc điểm vật keo xốp mao dẫn là thành mao dẫn của chúng có tính dẻo, khi hút ẩm các mao quản trương lên, khi sấy khô thì co lại. Phần lớn các vật xốp mao dẫn khi sấy khô trở nên dòn, như bánh mỳ, rau xanh,...
1.2. NHỮNG ĐẶC TÍNH VỀ SẤY CỦA VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM
1.2.1. Rau quả
Với tính chất là một đối tượng sấy, ta có thể chia nông sản Việt Nam ra làm mấy dạng sau:
+ Dạng hạt: lúa, ngô, các loại đậu, lạc và cà phê,...
+ Dạng củ: khoai lang, sắn, khoai tây, cà rốt, củ cải,... Khi sấy các nông sản loại này thường tiến hành dưới dạng lát hoặc sợi.
+ Dạng quả: chuối, mơ, mận,... Khi sấy nông sản loại này người ta thường sấy nguyên cả quả hoặc chỉ bóc vỏ (như chuối).
+ Dạng rau, lá: su hào, chè, thuốc lá, các loại rau thơm,... Các dạng nông sản loại này thường được sấy nguyên dạng (thuốc lá) hoặc băm nhỏ (bắp cải).
+ Dạng tinh bột hay nhũ tương hoặc purê. Đây là những chế phẩm từ nông sản. Sấy các sản phẩm này thường dùng các loại sấy phun hoặc sấy tầng sôi.
Ở đây ta chỉ xét đến tính chất của hai loại rau quả thí nghiệm dạng củ (cà rốt) và rau thơm (thìa là).
Một số tính chất của rau quả liên quan đến quá trình sấy
Trong quá trình sấy rau quả xảy ra một loạt biến đổi hóa sinh, hóa lý, cấu trúc cơ học và các biến đổi bất lợi khác, làm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm. Những biến đổi cơ học bao gồm sự biến dạng, nứt, cong queo, biến đổi độ xốp ... Sự thay đổi hệ keo do pha rắn (protein, tinh bột, đường,..) bị biến tính thuộc về những biến đổi hóa lý. Những biến đổi hóa sinh trong quá trình sấy là những phản ứng tạo thành melanoidin, caramen, những phản ứng ôxy hóa và polyme hóa các hợp chất polifenol, phân hủy vitamin và biến đổi chất màu.
Hàm lượng vitamin trong rau quả sấy thường thấp hơn trong rau quả tươi vì chúng bị phá hủy một phần trong quá trình sấy và xử lý trước khi sấy. Trong các vitamin thì axit ascobic và caroten bị tổn thất là do quá trình ôxy hóa. Riboflavin nhạy cảm với ánh sáng, còn thiamin bị phá hủy bởi nhiệt và sự sunfit hóa.
Duy trì màu xanh tự nhiên của clorofil liên quan trực tiếp đến sụ bảo tồn magiê trong phân tử chất màu. Trong điều kiện nóng ẩm, nhất là có sự tham gia của môi trường axit, clorofil biến thành pheophitin có màu sẫm do mất magiê. Khi sấy, caritionit bị biến đổi, nhiệt độ sấy càng cao và thời gian sấy càng dài thì sắc tố này càng bị biến đổi mạnh. Antoxian cũng bị biến đổi trong quá trình sấy và khi xử lý SO2 thì nó bị bạc màu. Trong quá trình sấy, rau quả thường bị chuyển sang màu nâu đen do phản ứng giữa đường khử và các axit amin hoặc do sự khử nước của đường dưới tác dụng của nhiệt độ, do pirocatexin bị oxy hóa hay bị trùng hợp.
Để tránh hoặc làm chậm các biến đổi không thuận nghịch ấy, cũng như tạo điều kiện để ẩm thoát ra khỏi rau quả một cách dễ dàng, cần có chế độ sấy thích hợp cho từng loại sản phẩm.
Nhiệt độ sấy: Nhiệt độ sấy càng cao thì tốc độ sấy càng nhanh, quá trình càng có hiệu quả cao. Nhưng không thể sử dụng nhiệt độ sấy cao cho sấy rau quả vì rau quả là sản phẩm chịu nhiệt kém: Trong môi trường ẩm, nếu nhiệt độ cao hơn 60oC thì protein đã bị biến tính; trên 90oC thì fructoza bắt đầu bị caramen hóa, các phản ứng tạo ra melanoidin, polime hóa các hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh. Còn ở nhiệt độ cao hơn nữa, rau quả có thể bị cháy Vì vậy, để sấy rau quả thường dùng chế độ sấy ôn hòa, nhiệt độ sấy không quá cao.
1.2.2. Gỗ
Cấu trúc gỗ
Gỗ là một sản phẩm tự nhiên nên về mặt cấu trúc của gỗ cũng rất phức tạp, đa dạng và không đồng nhất về mặt cấu trúc, biến động khá lớn do ảnh hưởng của các điều kiện sinh trưởng tự nhiên biến động. Tuy nhiên trong từng loại gỗ vẫn biểu hiện được những đặc thù có tính chất đặc trưng cho từng loại gỗ và qua đó có được những tính chất cơ lý đặc thù cho từng loại gỗ có tính chất quy luật đến quá trình khô của gỗ. Tuy nhiên, trong lĩnh vực sấy ta chỉ quan tâm đến các tính chất cấu trúc ảnh hưởng đến quá trình dẫn ẩm liên quan đến quá trình khô của gỗ và một phần có ảnh hưởng đến quá trình co rút làm nảy sinh những khuyết tật trong gỗ trong quá trình sấy, ảnh hưởng đến chất lượng sấy.
Thông thường cần lưu ý các đặc điểm cấu trúc sau:
+ Hình thức phân bố tế bào gỗ: gỗ lá kim sấy nhanh hơn gỗ lá rộng. Gỗ lá rộng mạch xếp vòng dễ sinh ra khuyết tật hơn gỗ mạch phân tán. Do đó đối với loại gỗ này tuy có khối lượng riêng như nhau nhưng sẽ sấy với chế độ sấy mềm hơn một cấp.
+ Tây gỗ: đây cũng là một đặc điểm cấu tạo có khả năng gây nên khuyết tật trong gỗ trong quá trình sấy, ảnh hưởng đến chất lượng sấy, do đó cũng ảnh hưởng đến việc lựa chọn các thông số chế độ sấy và ảnh hưởng đến thời gian sấy. Tuy nhiên sự khác biệt về tia gỗ giữa các loại gỗ cũng không lớn lắm (chỉ ở một vài loài, đặc biệt là gỗ dẻ).
+ Giác và lõi: Phần gỗ giác bao giờ cũng khô nhanh và ít sinh khuyết tật hơn phần gỗ lõi, nhưng trong thực tế sản xuất phần gỗ giác coi như bỏ đi, trừ giác của gỗ cẩm lai. Nếu tận dụng và sấy thì cũng dễ dàng sấy khô.
+ 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.
Khối lượng riêng của gỗ
+ Trong sấy gỗ, khối lượng riêng của gỗ được xem là một yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khô của gỗ. Không phụ thuộc vào loại gỗ, thông thường gỗ có khối lượng riêng cao sẽ khô chậm hơn gỗ có khối lượng riêng thấp. Với khối lượng gỗ tăng lên thì mức độ cản trở khuếch tán ẩm của sẽ gỗ tăng lên và chuyển động của hơi ẩm trong gỗ cũng hạn chế và qua đó gỗ sẽ chậm khô hơn. Tức là trong những điều kiện sấy như nhau thì gỗ có khối lượng riêng lớn cần thời gian sấy dài hơn so với gỗ có khối lượng riêng nhỏ hơn.
Co rút gỗ
Gỗ cũng là một loại vật liệu xốp, do đó khi được đặt trong môi trường, xảy ra quá trình hút và nhả ẩm trong gỗ cho đến khi đạt đến độ ẩm thăng bằng thớ gỗ. Đặc biệt trong sấy gỗ cần chú ý điểm bão hòa thớ gỗ. Trong quá trình khô của gỗ, khi còn trên điểm bão hòa thớ gỗ thì quá trình dẫn ẩm đơn thuần, nhưng khi độ ẩm của gỗ giảm xuống dưới điểm bão hòa thớ gỗ, thì đi kèm với quá trình nhả ẩm luôn luôn là một quá trình biến đổi kích thước của gỗ (co rút gỗ) và hàng loạt các quá trình thay đổi tính chất cơ lý của gỗ, các tính chất cơ học của gỗ lớn dần lên khi độ ẩm của gỗ giảm dần và đạt đến giá trị tối đa khi gỗ ở trạng thái khô kiệt. Giá trị co rút tối đa của gỗ có quan hệ chặt chẽ với khối lượng riêng của gỗ.
Cấu tạo của gỗ khác biệt theo chiều hướng thớ gỗ, và sự khác biệt đây cũng đưa đến sự khác biệt về co rút theo các chiều thớ gỗ và trong sấy khô thì sự khác biệt co rút giữa xuyên tâm và tiếp tuyến có ý nghĩa hết sức quan trọng đến việc điều tiết quá trình sấy. Sự khác biệt về độ co rút này phụ thuộc chủ yếu vào khối lượng riêng của gỗ.
Điểm bão hòa thớ gỗ
Trong sấy còn có hai khái niệm về độ ẩm liên quan đến quá trình khô của gỗ :
+ Độ ẩm tối đa của gỗ (wmax): 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:
wmax = wBHTG + wk
Trong đó:
WBHTG - Độ ẩm bão hòa thớ gỗ, [%]
WK - 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.
+ Điểm bão hòa thớ gỗ: đây là mốc độ ẩm có sự biến đổi với hầu hết các tính chất của gỗ với quá trình khô 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 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.
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 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.
Theo trạng thái độ ẩm trong gỗ, người ta chia gỗ ra các loại sau:
+ Gỗ ướt: có độ ẩm cao hơn so với gỗ tươi ngâm lâu trong nước vừa vớt lên.
+ Gỗ ẩm: gỗ tươi mới đốn hạ xuống, có wgỗ > 85%.
+ Gỗ hong, phơi: độ ẩm thấp hơn gỗ tươi do đã hong phơi khô lâu ngày trong không khí, wgỗ > 42%.
+ Gỗ khô: để lâu ngoài không khí có mái che cho đến khi sự bay hơi ẩm ngừng lại, wgỗ > 20%.
+ Gỗ khô hoàn toàn: gỗ đã được thông qua các hệ thống sấy sơ bộ và để lâu trong phòng có hệ thống sưởi ấm, wgỗ = 6¸8%.
+ Gỗ khô tuyệt đối: gỗ được sấy cho đến cho đến khi ngừng thoát ẩm ở nhiệt độ t = 101¸105oC.