Luận án tiến sĩ về công nghệ sấy chân không gỗ căm xe xylia xylocarpa

Luận án tiến sĩ nghiên cứu công nghệ sấy gỗ căm xe xylia xylocarpa bằng phương pháp sấy chân không, mang lại hiệu quả và chất lượng cao.

• Tác giả: Bùi Thị Thiên Kim
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Anh Đức
• Trường học: Trường Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Chế biến Lâm sản
• Đề tài: Nghiên cứu công nghệ sấy gỗ Căm xe (Xylia xylocarpa) bằng phương pháp sấy chân không
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về công nghệ sấy

Công nghệ sấy gỗ là một quá trình quan trọng trong ngành chế biến lâm sản, nhằm giảm độ ẩm của gỗ để tăng cường tính chất vật lý và hóa học của nó. Công nghệ sấy chân không, đặc biệt, đã trở thành một phương pháp hiệu quả trong việc bảo quản và chế biến gỗ, giúp duy trì chất lượng gỗ trong suốt quá trình sản xuất. Nghiên cứu này tập trung vào gỗ căm xe (Xylia xylocarpa), một loại gỗ quý hiếm với nhiều ứng dụng trong xây dựng và nội thất. Việc áp dụng công nghệ sấy chân không không chỉ giúp giảm thời gian sấy mà còn bảo vệ cấu trúc gỗ, giảm thiểu sự co rút và biến dạng trong quá trình sấy. Theo nghiên cứu, việc sử dụng công nghệ sấy này có thể cải thiện đáng kể chất lượng gỗ, từ đó nâng cao giá trị kinh tế của sản phẩm gỗ. Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng mô hình toán học trong quá trình sấy giúp tối ưu hóa các thông số kỹ thuật, từ đó đạt được hiệu quả cao nhất trong việc sấy gỗ.

II. Đặc điểm của gỗ căm xe

Gỗ căm xe (Xylia xylocarpa) là một loại gỗ cứng, có độ bền cao và khả năng chống mối mọt tốt. Đặc điểm này làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các sản phẩm nội thất và xây dựng. Đặc tính gỗ của căm xe bao gồm khối lượng riêng cao, độ cứng và khả năng chịu lực tốt. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, tính chất vật lý của gỗ căm xe có sự thay đổi theo độ ẩm, điều này ảnh hưởng đến quá trình sấy chân không. Việc xác định các thông số như khối lượng riêng, nhiệt dung riêng và hệ số dẫn nhiệt là rất quan trọng để xây dựng mô hình sấy hiệu quả. Kết quả thực nghiệm cho thấy, khối lượng riêng của gỗ căm xe thay đổi theo độ ẩm, với công thức ρwo = 0,0068.W + 0,7875. Điều này cho thấy sự cần thiết phải nghiên cứu sâu hơn về tính chất vật lý của gỗ trong quá trình sấy.

III. Quy trình sấy chân không gỗ căm xe

Quy trình sấy chân không gỗ căm xe được thực hiện qua nhiều bước, bao gồm chuẩn bị nguyên liệu, thiết lập các thông số sấy và theo dõi quá trình sấy. Mô hình toán học được xây dựng để mô tả quá trình truyền nhiệt và ẩm trong gỗ, giúp tối ưu hóa các thông số như nhiệt độ, áp suất và cường độ bức xạ hồng ngoại. Kết quả thực nghiệm cho thấy, nhiệt độ sấy tối ưu cho gỗ căm xe là từ 58,5 đến 58,9°C, với áp suất 0,2 bar và cường độ bức xạ hồng ngoại từ 625 đến 641 W/m2. Việc áp dụng mô hình toán học trong quy trình sấy không chỉ giúp giảm thiểu thời gian sấy mà còn đảm bảo chất lượng gỗ sau khi sấy. Kết quả cho thấy, sai số trung bình lớn nhất khi sấy bằng phương pháp chân không bức xạ hồng ngoại là dưới 5%, cho thấy tính chính xác và hiệu quả của mô hình.

IV. Ứng dụng và giá trị thực tiễn

Nghiên cứu về công nghệ sấy chân không gỗ căm xe không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn trong ngành chế biến lâm sản. Việc áp dụng công nghệ này giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm thiểu tổn thất trong quá trình sản xuất và bảo quản gỗ. Ứng dụng gỗ căm xe sau khi sấy chân không có thể được sử dụng trong các sản phẩm nội thất cao cấp, xây dựng và các ứng dụng khác. Hơn nữa, nghiên cứu cũng góp phần bảo vệ môi trường thông qua việc sử dụng hiệu quả tài nguyên rừng, giảm thiểu lượng gỗ bị hư hỏng trong quá trình chế biến. Kết quả nghiên cứu đã mở ra hướng đi mới cho ngành chế biến gỗ, giúp nâng cao giá trị kinh tế và bảo vệ môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

chương 1. 32 Chương 2 luan an x VẬT LIỆU, PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU .1 Vật liệu nghiên cứu .2 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết. Phương pháp xác định các thông số nhiệt vật lý của gỗ Căm xe .1 Phương pháp xác định khối lượng riêng .2 Phương pháp xác định nhiệt dung riêng .3 Phương pháp xác định hệ số dẫn nhiệt .4 Phương pháp xác định độ ẩm bão hòa thớ gỗ (hay còn gọi là điểm bão hòa thớ gỗ) - WwoFSP .5 Phương pháp xác định độ ẩm thăng bằng của gỗ - WwoEQ .6 Phương pháp xác định độ ẩm ban đầu của gỗ - WwoIN .7 Phương tiện nghiên cứu .8 Phương pháp đo các thông số .9 Phương pháp xác định các thông số .10 Phương pháp xác định mô hình toán cho quá trình truyền nhiệt và truyền ẩm sấy chân không gỗ Căm xe .11 Phương pháp mô phỏng bằng Comsol Multiphysic .12 Phương pháp qui hoạch thực nghiệm .13 Phương pháp tối ưu hóa .14 Phương pháp xác định thời gian sấy và tỷ lệ khuyết tật gỗ sau sấy59 2.15 Phương pháp xử lý số liệu. 60 Kết luận chương 2.

60 Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .1 Kết quả xác định tính chất nhiệt vật lý của gỗ Căm xe.1 Xác định khối lượng riêng của gỗ Căm xe .2 Xác định nhiệt dung riêng .3 Xác định hệ số dẫn nhiệt .2 Độ ẩm bão hòa thớ gỗ - WwoFSP (%) .3 Độ ẩm thăng bằng (cân bằng) – WwoEQ (%) .4 Độ ẩm ban đầu – WwoIN (%) .5 Ảnh hưởng của độ ẩm đến tính chất nguyên liệu gỗ Căm xe .6 Xây dựng mô hình vật lý, xác định mô hình toán quá trình truyền nhiệt và ẩm trong sấy gỗ chân không .1 Mô hình sấy chân không gỗ Căm xe .2 Xác định phương trình truyền nhiệt và ẩm trong quá trình sấy gỗ. 75 luan an xi 3.7 Giải mô hình toán quá trình truyền nhiệt và truyền ẩm trong sấy chân không gỗ Căm xe .8 Kết quả giải mô hình toán thông qua mô phỏng quá trình truyền nhiệt, truyền ẩm trong sấy chân không gỗ Căm xe .2 Kết quả mô phỏng truyền nhiệt mẫu gỗ 50 x 50 x 500 mm .3 Kết quả mô phỏng truyền nhiệt mẫu gỗ 20 x 150 x 500 mm .4 Kết quả mô phỏng truyền nhiệt mẫu gỗ 50 x 150 x 500 mm. So sánh truyền nhiệt trong thanh gỗ các kích thước 20 x 50 x 500 mm, 50 x 50 x 500 mm, 20 x 150 x 500 mm, 50 x 150 x 500 mm, .9 Kết quả mô phỏng truyền ẩm mẫu gỗ sấy chân không .10 Kết quả thực nghiệm kiểm chứng lý thuyết quá trình truyền nhiệt và truyền ẩm sấy chân không gỗ Căm xe .1 Kết quả kiểm chứng gỗ Căm xe kích thước 20 x 50 x 500 mm .1 Đường cong nhiệt độ sấy gỗ Căm xe 20 x 50 x 500 mm .2 Đường cong sấy gỗ Căm xe 20 x 50 x 500 mm .2 Kết quả kiểm chứng gỗ Căm xe kích thước 50 x 50 x 500 mm .1 Đường cong nhiệt độ sấy gỗ Căm xe 50 x 50 x 500 mm .2 Đường cong sấy gỗ Căm xe 50 x 50 x 500 mm .11 Xác định các thông số công nghệ sấy chân không gỗ Căm xe .1 Kết quả thực nghiệm sấy chân không gỗ Căm xe 20 x 50 x 500 mm - thông số đầu ra thời gian sấy (Y25tg1) .1 Mô hình bậc nhất (bậc 1) Y25tg1 .2 Mô hình bậc hai (bậc 2) Y25tg2 .3 Thông số tối ưu đối với hàm thời gian - Y25tg2 .2 Kết quả thực nghiệm sấy chân không gỗ Căm xe kích thước gỗ 20x50x500 mm - thông số đầu ra tỷ lệ khuyết tật gỗ (Y25kt ) .1 Mô hình bậc nhất (bậc 1) Y25kt1 .2 Mô hình bậc hai (bậc 2) Y25kt2 .3 Xác định các thông số tối ưu hàm tỷ lệ khuyết tật Y25kt2 .3 Kết quả thực nghiệm sấy chân không gỗ Căm xe kích thước 50 x 50 x 500 mm - thông số thời gian sấy (Y55tg1 ) .1 Mô hình bậc nhất (bậc 1) Y55tg1 .2 Mô hình bậc hai (bậc 2) Y55tg2 .3 Xác định các thông số tối ưu đối với hàm thời gian Y55tg2 .4 Kết quả thực nghiệm sấy chân không gỗ Căm xe kích thước 50 x 50 x 500 mm - thông số tỷ lệ khuyết tật (Y55kt ). 120 luan an xii 3.1 Mô hình bậc nhất (bậc 1) Y55kt1 .2 Mô hình bậc hai (bậc 2) Y55kt2 .3 Xác định các thông số tối ưu hàm tỷ lệ khuyết tật Y55kt2 .5 Kết quả thực nghiệm sấy chân không gỗ Căm xe kích thước 20 x 150 x 500 mm - thông số đầu ra thời gian sấy (Y215tg ) .1 Mô hình bậc nhất (bậc 1) Y215tg1 .2 Mô hình bậc hai (bậc 2) Y215tg2 .3 Xác định các thông số tối ưu hàm thời gian Y215tg2 .6 Kết quả thực nghiệm sấy chân không gỗ Căm xe kích thước 20 x 150 x 500 mm - thông số đầu ra tỷ lệ khuyết tật (Y215kt ).1 Mô hình bậc nhất (bậc 1) Y215kt1 .2 Mô hình bậc hai (bậc 2) Y215kt2 .3 Xác định các thông số tối ưu hàm tỷ lệ khuyết tật Y215kt2 .7 Kết quả thực nghiệm sấy chân không gỗ Căm xe kích thước 50x150mm - thông số thời gian sấy Y515 tg .1 Mô hình bậc nhất (bậc 1) Y515 tg1 .2 Mô hình bậc hai (bậc 2) Y515tg2 .3 Xác định các thông số tối ưu đối với hàm thời gian Y515tg2 .8 Kết quả thực nghiệm sấy chân không gỗ Căm xe kích thước 50x150mm - thông số tỷ lệ khuyết tật Y515kt1 .1 Mô hình bậc nhất (bậc 1) Y515kt1 .2 Mô hình bậc hai (bậc 2) Y515kt2 .3 Xác định các thông số tối ưu hàm tỷ lệ khuyết tật gỗ Y515kt2 .9 Xác định các thông số và chỉ tiêu phù hợp cho máy sấy chân không gỗ Căm xe .1 Kích thước gỗ 20 x 50 x 500 mm Ysum25 .2 Kích thước gỗ 50 x 50 x 500 mm Ysum55 .3 Kích thước gỗ 20 x 150 x 500 mm Ysum215 .4 Kích thước 50 x 150 x 500 mm Ysum515 .12 Quy trình công nghệ sấy chân không gỗ Căm xe.

137 Kết luận chương 3. 139 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 142 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 143 DANH MỤC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA TÁC GIẢ.

151 luan an xiii Phụ lục A. Phương pháp đánh giá chất lượng gỗ bằng việc xác định tỷ lệ khuyết tật gỗ sau sấy Phụ lục B. Nghiên cứu sấy đối lưu gỗ Căm xe Phụ lục 1. Khối lượng riêng của gỗ Căm xe Phụ lục 2.

Khối lượng riêng khô kiệt của gỗ Căm xe Phụ lục 3. Nhiệt dung riêng của gỗ Căm xe Phụ lục 4. Hệ số dẫn nhiệt theo chiều dọc thớ của gỗ Căm xe Phụ lục 5. Hệ số dẫn nhiệt theo chiều ngang thớ của gỗ Căm xe Phụ lục 6.

Độ ẩm bão hòa thớ gỗ của gỗ Căm xe Phụ lục 7. Độ ẩm ban đầu gỗ Căm xe Phụ lục 8. Các thông số cơ bản Phụ lục 9. Bảng tra – các hệ số truyền nhiệt Phụ lục 10.

Chương trình mô phỏng – Gỗ kích thước 20 x 50 x 500 Phụ lục 11. Chương trình mô phỏng – Gỗ kích thước 50 x 50 x 500 Phụ lục 12. Chương trình mô phỏng – Gỗ kích thước 20 x 150 x 500 Phụ lục 13. Chương trình mô phỏng – Gỗ kích thước 50 x 150 x 500 Phụ lục 14.

Chương trình – mô phỏng ẩm Phụ lục 15. Ma trận thí nghiệm sấy chân không gỗ Căm xe 20 x 50 x 500 mm bậc 1 Phụ lục 16. Bảng ANOVA hàm thời gian sấy gỗ Căm xe 20 x 50 x 500 mm bậc 1 Phụ lục 17. Bảng hệ số hồi qui hàm thời gian sấy Căm xe 20 x 50 x 500 mm bậc 1 Phụ lục 18.

Bảng ANOVA hàm khuyết tật sau sấy Căm xe 20 x 50 x 500 mm bậc 1 Phụ lục 19. Bảng hệ số hồi qui hàm khuyết tật sấy gỗ Căm xe 20 x 50 x 500 mm bậc 1 Phụ lục 20. Ma trận thí nghiệm sấy chân không gỗ Căm xe 20 x 50 x 500 mm bậc 2 Phụ lục 21. Bảng ANOVA hàm thời gian sấy gỗ Căm xe 20 x 50 x 500 mm bậc 2 Phụ lục 22.

Bảng hệ số hồi qui hàm thời gian sấy Căm xe 20 x 50 x 500 mm bậc 2 Phụ lục 23. Bảng ANOVA hàm khuyết tật sau sấy Căm xe 20 x 50 x 500 mm bậc 2 Phụ lục 24. Bảng hệ số hồi qui hàm khuyết tật sấy gỗ Căm xe 20 x 50 x 500 mm bậc 2 Phụ lục 25. Ma trận thí nghiệm sấy chân không gỗ Căm xe 50 x 50 x 500 mm bậc 1 Phụ lục 26.

Bảng ANOVA hàm thời gian sấy gỗ Căm xe 50 x 50 x 500 mm bậc 1 Phụ lục 27. Bảng hệ số hồi qui hàm thời gian sấy Căm xe 50 x 50 x 500 mm bậc 1 Phụ lục 28. Bảng ANOVA hàm khuyết tật sau sấy Căm xe 50 x 50 x 500 mm bậc 1 Phụ lục 29. Bảng hệ số hồi qui hàm khuyết tật sấy gỗ Căm xe 50 x 50 x 500 mm bậc 1 Phụ lục 30.

Ma trận thí nghiệm sấy chân không gỗ Căm xe 50 x 50 x 500 mm bậc 2 Phụ lục 31. Bảng ANOVA hàm thời gian sấy gỗ Căm xe 50 x 50 x 500 mm bậc 2 Phụ lục 32. Bảng hệ số hồi qui hàm thời gian sấy Căm xe 50 x 50 x 500 mm bậc 2 Phụ lục 33. Bảng ANOVA hàm khuyết tật sau sấy Căm xe 50 x 50 x 500 mm bậc 2 luan an xiv Phụ lục 34.

Bảng hệ số hồi qui hàm khuyết tật sấy gỗ Căm xe 50 x 50 x 500 mm bậc 2 Phụ lục 35. Ma trận thí nghiệm sấy chân không gỗ Căm xe 20 x 150 x 500 mm bậc 1 Phụ lục 36. Bảng ANOVA hàm thời gian sấy gỗ Căm xe 20 x 150 x 500 mm bậc 1 Phụ lục 37. Bảng hệ số hồi qui hàm thời gian sấy Căm xe 20 x 150 x 500 mm bậc 1 Phụ lục 38.

Bảng ANOVA hàm khuyết tật sau sấy Căm xe 20 x 150 x 500 mm bậc 1 Phụ lục 39. Bảng hệ số hồi qui hàm khuyết tật sấy gỗ Căm xe 20 x 150 x 500 mm bậc 1 Phụ lục 40. Ma trận thí nghiệm sấy chân không gỗ Căm xe 20 x 150 x 500 mm bậc 2 Phụ lục 41. Bảng ANOVA hàm thời gian sấy gỗ Căm xe 20 x 150 x 500 mm bậc 2 Phụ lục 42.

Bảng hệ số hồi qui hàm thời gian sấy Căm xe 20 x 150 x 500 mm bậc 2 Phụ lục 43. Bảng ANOVA hàm khuyết tật sau sấy Căm xe 20 x 150 x 500 mm bậc 2 Phụ lục 44.