Nghiên cứu thiết kế máy sấy gỗ lạng mỏng 0,4 - 0,7 mm kiểu trống quay chân không

Nghiên cứu, khảo sát máy sấy gỗ lạng mỏng 0,4-0,7 mm A-mở đầuCùng với quá trình đổi mới của nền kinh tế đất nước gần 24 năm qua ngành nông nghiệp chế biến lâm sản, xuất khẩu sản phẩm gỗ

bộ công thương

tổng công ty máy động lực và máy nông nghiệp

viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp

Danh s¸ch nh÷ng ng−êi thùc hiÖn chÝnh

c«ng t¸c

C¬ quan

1 NguyÔn T−êng V©n TiÕn sÜ ViÖn ncTKct m¸y NN

2 TrÇn Xu©n Tr×nh Kü s− ViÖn ncTKct m¸y NN

3 §Æng H÷u TiÕp Kü s− C.ty CP C«ng nghiÖp vµ

s¶n xuÊt v¸n nh©n t¹o

4 §oµn V¨n Hu©n Kü s− ViÖn ncTKct m¸y NN

5 Hoµng Quèc B×nh Kü thuËt

Nội dung Trang

B Khảo sát, nghiên cứu chế tạo máy sấy gỗ mỏng 0,4- 0,7mm

7

Chương I: Nguyên lý hoạt động của máy sấy gỗ bóc và tính

Chương II Tính toán và thiết kế gia nhiệt 20

2.1 Tính nhiệt cho giai đoạn đốt nóng 20 2.2 Tính nhiệt lượng đốt nóng cho thiết bị truyền tải 21 2.3 Tính nhiệt lượng tổn thất ra môI trường 21

3 Tính toán nhiệt cho giai đoạn sấy 22

1.2 Tính toán tốc độ máy sấy 25

3 Phương pháp khảo nghiệm và ghi số liệu 35

Nghiên cứu, khảo sát

máy sấy gỗ lạng mỏng 0,4-0,7 mm

A-mở đầuCùng với quá trình đổi mới của nền kinh tế đất nước gần 24 năm qua ngành nông nghiệp chế biến lâm sản, xuất khẩu sản phẩm

gỗ đã có bước phát triển mới, vươn lên thành một ngành hàng có thu nhập doanh số cao, có kim ngạch xuất khẩu đáng kể Năm

2003 trên 560 USD, năm 2004 1,2 tỷ USD Với tốc độ tăng trưởng nhanh, mặt hàng gỗ xuất khẩu hiện đang đứng thứ 5 trong danh sách các mặt hàng có kim ngạch xuất khẩu lớn của Việt Nam

Với 2.000 doanh nghiệp chế biến gỗ trong toàn quốc có tới

300 doanh nghiệp chế biến và xuất khẩu gỗ sử dụng 170.000 lao

động trực tiếp và đến năm 2007 có năng lực sản xuất gấp 4 lần so với năm 2003 góp phần đáng kể vào tạo việc làm tăng thu nhập cho người lao động, tiêu thụ sản phẩm cho nghề rừng

Tuy nhiên trong chế biến lâm sản vẫn còn nhiều điểm bất cập

về kỹ thuật cần khắc phục

* Về nguyên liệu Thành phần loại cây trồng rừng kinh tế cơ bản là cây mọc nhanh, chu kỳ mọc cây 6 – 10 năm, gỗ nhỏ, chủ yếu cung cấp cho công nghiệp chế biến giấy, sợi, dăm, ván nhân tạo Trong khi cơ cấu sản phẩm trong chế biến gỗ bao gồm đôc mộc chiếm tỷ lệ 63%, gỗ xẻ 16%, hàng thủ công mỹ nghệ 15%, các loại sản phẩm khác 6% đều cần gỗ có kích thước lớn thậm chí gỗ tốt, gỗ quý

Rừng tự nhiên mỗi năm cung cấp 300.000 m3 và nguồn nguyên liệu quý hiếm này càng ngày càng giảm dướic áp lực của các tổ chức Bảo vệ môI trường và Bảo vệ rừng nhiệt đới Quốc tế Việc khai thác rừng tự nhiên tại các nước đang xuất khẩu gỗ sẽ bị hạn chế Việc nhập khẩu ngày càng khó khăn

* Về công nghệ và thiết bị Chúng ta chuẩn bị kỹ cho chuyển từ sản xuất đồ gỗ từ nguồn

gỗ tự nhiên sang gỗ rừng trồng Khi sử dụng gỗ rừng trồng nhu gỗ ghép thanh, ván dăm, ván MDF đều phảI xử lý phủ bề mặt

Từ những yêu cầu thực tiễn trên đây để tiếp tục phát triển ngành chế biến lâm sản, cần được ứng dụng công nghệ tiên tiến và chế tạo một số máy móc chuyên dùng để xử lý nâng cao chất lượng sản phẩm ở nước ta khâu bảo quản là hết sức cần thiết Sau khi gỗ

được chế biến lạng mỏng, bóc mỏng để làm vật liệu trang trí, phảI

đựơc sấy khô là phẳng, đóng ghim bảo quản trước khi mang ra dùng

Xuất phát từ thực tế trên, Thủ tướng Chính phủ đã ra chỉ thị số 19/2004/CT-TTG ngày 1/6/2004 về một số giảI pháp phát triển ngành chế biến gỗ và xuất khuẩu sản phẩm gỗ đã nhấn mạnh “rà soát sửa đổi bổ sung chính sách để giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho các doanh nghiệp thuộc mọi thành phần kinh tế tham gia đầu tư chế biến, sản xuất sản phẩm gỗ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu

Để thực hiện chỉ thị của Chính phủ, công tác nghiên cứu phảI góp phần khắc phục những nhược điểm ở trên và phát triển kỹ thuật cho ngành chế biến gỗ có sản phẩm chất lượng cao hơn

B-khảo sát nghiên cứu chế tạo máy sấy gỗ mỏng 0,4-0,7 mm

Mọi sự bứt phá của ngành chế biến gỗ ở Việt Nam có tới 2.000 doanh nghiệp chế biến gỗ Trong đó có khoảng 300 doanh nghiệp tham gia chế biến và xuất khẩu gỗ Ngày nay khâu trang trí bề mặt

là hết sức quan trọng Để quyết định giá thành của sản phảm ngòai tạo dáng thì khâu tạo màu sắc, bề mặt sản phẩm đóng vai trò quan trọng

Hiện nay ở khu vực miền Nam các doanh nghiệp nhập gỗ này

từ nước ngòai Một số cơ sở trang bị máy lạng gỗ mang phơi (năng suất thấp) như:

1 Công ty gỗ Khải Vy – nhập gỗ mỏng

2 Công ty Tiên Tiến - đang lạng ra để phơI

3 Công ty Trường Thành - đang lạng ra để phơI,

4 Công ty Tiến Đạt …

* Mét sè doanh nghiÖp chÕ t¹o kinh doanh thiÕt bÞ chÕ biÕn

vô cho c«ng nghÖ pha chÕ gç vÒ thiÕt bÞ b¶o qu¶n ch−a cã g×

3 C«ng ty TNHH Mai Lª chuyªn chÕ t¹o lß tÈm sÊy gç thÞt

4 C«ng ty CP th−¬ng m¹i c«ng nghiÖp vµ chÕ biÕn gç chuyªn s¶n xuÊt lß sÊy gç thanh

5 Tr−êng §¹i häc L©m nghiÖp – ë x−ëng chØ cã nh÷ng m« tuýp s¶n xuÊt v¸n ghÐp thanh, lß sÊy gç thÞt (sÊy buång), m¸y sÊy

dăm gỗ và các thiết bị phục vụ trang trí bề mặt như: buồng phun sơn, máy dán giấy tẩm kéo, tấm trang sức

6 Nhà máy cơ khí lâm nghiệp Sài Gòn là nhà máy lớn nhất Việt Nam có khả năng và đang chế tạo gần như toàn bộ các loại máy của dây chuyền sản xuất ván thành và các may gia công gỗ ván dăm, sản phẩm của nhà máy đạt chất lượng tốt

* Qua khảo sát chưa có doanh nghiệp nào nghiên cứu chế tạo loại máy sấy gỗ mỏng, như gỗ lạng, gỗ bóc để phục vụ cho ngành chế biến gỗ Một số cơ sở nhập máy sấy của nước ngòai ứng dụng không tốt vào Việt Nam

1- Giá quá đắt 2- Dạng sấy lưới của công ty Hùng Cường (Gia Lâm) dài 48m, sau khi sẩy phảI đem đi là lại

Việc nghiên cứu loại sấy gỗ lạng, gỗ mỏng là bức xúc cho hiện nay để góp phần cho các doanh nghiệp chủ dộng của vật tư cho ngành chế biến

* Lựa chọn thiết bị Qua khảo sát tình hình chung của ngành chế biến lâm sản ta thấy hiệ nay có một số phương pháp xử lý làm khô gỗ mỏng loại sấy lưới và phương pháp phơI nắng những loại trên đều có nhược

- Về mùa đông ảnh hưởng lớn đến quá trình sản xuất

- Không khai thác được năng suất của máy lạng gỗ

Máy sấy lô trống quay chân không là loại sấy có quá trình ngắn, gỗ đI theo hình sin Trong quá trình sấy gỗ đựoc hút chặt vào lô và được lật mặt khi chuyển lô, gỗ trong khi sấy được là phẳng Vì vậy sản phẩn khi ra phẳng sử dụng được ngay Vì thế phương pháp này rất khả thi (Hình2)

Qua khảo sát nghiên cứu ta thấy rằng máy sấy gỗ lạng là nhu cầu bức thiết của ngành chế biến gỗ, đặc biệt là gỗ xuất khẩu Sây theo phương pháp lô quay và chân không là phương pháp tối ưu trong điều kiện hiện nay Vì thế chọn phương pháp sấy lô quay và hút chân không là hoàn toàn hợp lý

Chương i Nguyên lý hoạt động của máy sấy gỗ bóc và

tính toán kết cấu lô sấy

Cách thổi gió nóng trong công nghệ này (khác với các kiểu máy sấy khác) gió nóng được thổi vuông góc với bề mặt lá gỗ gây

trªn bÒ mÆt l¸ gç, rót ng¾n hµnh tr×nh l¸ gç bãc vµ nh− vËy rót ng¾n thêi gian sÊy rÊt nhiÒu

Tû lÖ gi·n në theo ph−¬ng xuyªn t©m: 3.67%

Tû lÖ gi·n në theo ph−¬ng tiÕp tuyÕn: 7.21%

2.1.2 Mét sè tÝnh chÊt vËt lý vµ c¬ häc chñ yÕu cña gç Keo l¸ trµm

*Tỷ lệ giãn nở:

Tỷ lệ giãn nở theo phương dọc thớ: 0.28%

Tỷ lệ giãn nở theo phương xuyên tâm: 1.64%

Tỷ lệ giãn nở theo phương tiếp tuyến: 5.42%

Tỷ lệ giãn nở theo thể tích: 7.49%

*Khối lượng thể tích Khối lượng thể tích gỗ khô kiệt: 0.45g/cm3 Khối lượng thể tích cơ bản: 0.42g/cm3

*Độ bền ép dọc của gỗ lõi: 66.50MPa

Độ bền ép ngang toàn bộ tiếp tuyến của gỗ lõi: 4.51MPa

Độ bền ép ngang toàn bộ xuyên tâm của gỗ lõi: 5.31MPa

Độ bền ép ngang cục bộ tiếp tuyến của gỗ lõi: 6.75MPa

Độ bền ép ngang cục bộ xuyên tâm của gỗ lõi: 6.15MPa

Độ bền uốn tĩnh của gỗ lõi: 87.10MPa Mô đun đàn hồi của gỗ lõi: 8.24x103MPa

2.1.3 Một số tính chất vật lý và cơ học của gỗ Keo lai

*Tỷ lệ giãn nở:

Tỷ lệ giãn nở theo phương dọc thớ: 0.37%

Tỷ lệ giãn nở theo phương xuyên tâm: 3.41%

Tỷ lệ giãn nở theo phương tiếp tuyến: 7.61%

*Tỷ lệ co rút:

Tỷ lệ co rút theo phương dọc thớ: 0.59%

Tỷ lệ co rút theo phương xuyên tâm: 3.73%

Tû lÖ co rót theo ph−¬ng tiÕp tuyÕn: 7.61%

*Khèi l−îng thÓ tÝch:

Khèi l−îng thÓ tÝch gç kh« kiÖt: 0.54g/cm3 Khèi l−îng thÓ tÝch c¬ b¶n: 0.48g/cm3

Søc chèng t¸ch xuyªn t©m: 14.25kgf/cm Søc chèng t¸ch tiÕp tuyÕn: 17.57kgf/cm

2.1.4 Mét sè tÝnh chÊt vËt lý vµ c¬ häc cña gç Mì

*Khèi l−îng thÓ tÝch Khèi l−îng thÓ tÝch gç kh« kiÖt: 0.38g/cm3 Khèi l−îng thÓ tÝch c¬ b¶n: 0.34g/cm3

*Tû lÖ gi·n në

Tû lÖ gi·n në theo ph−¬ng däc thí: 0.54%

Tû lÖ gi·n në theo ph−¬ng xuyªn t©m: 3.32%

Tû lÖ gi·n në theo ph−¬ng tiÕp tuyÕn: 5.49%

*Tû lÖ co rót:

Tû lÖ co rót theo ph−¬ng däc thí: 0.54%

Tû lÖ co rót theo ph−¬ng xuyªn t©m: 3.37%

Tû lÖ co rót theo ph−¬ng tiÕp tuyÕn: 5.58%

§é bÒn Ðp ngang tiÕp tuyÕn: 4.01 MPa

2.1.5 Mét sè tÝnh chÊt vËt lý vµ c¬ häc cña gç Th«ng

*Khèi l−îng thÓ tÝch Khèi l−îng thÓ tÝch gç kh« kiÖt: 0.54g/cm3 Khèi l−îng thÓ tÝch c¬ b¶n: 0.47g/cm3

*Tû lÖ gi·n në

Tû lÖ gi·n në theo ph−¬ng däc thí: 0.51%

Tû lÖ gi·n në theo ph−¬ng xuyªn t©m: 4.14%

Tû lÖ gi·n në theo ph−¬ng tiÕp tuyÕn: 8.02%

Độ bền ép ngang xuyên tâm: 5.85 MPa

2.2 Tính toán và chọn lô sấy

Theo giáo trình của trường Đại học Lâm nghiệp Xuân Mai, căn

cứ vào uốn tĩnh của các loại gỗ bóc và độ mỏng từ 0,4 - 0,7 ta chọn lò sấy có đường kính ỉ900 và trục lô là 273 dạng ống có ỉ273

* Tính toán độ thoáng của lô sấy và quá trình khí động Diện tích bề mặt lô sấy

2,7 x 2,8 = 7,56 m2Diện tích tham gia mang gỗ đi sấy là 1/2 lô

-> Ss =

2

56 , 7

= 3,78 m2 (1)

Gỗ trên thuần đưa vào sấy dài 2,5m -> Sg ỗ s ấ y = 3,5 m2 (2) -> m = 1,61 kg

Để hút được tấm gỗ vào lỗ thì áp suất hút tạo ra một lực lớn hơn trọng lực tấm gỗ và thế năng của nó Để cho trên tính toán ta lập biểu thức sau:

mg + F = Ph x S (3) = Ph x 3,6

61 , 1 8 , 9 61 ,

= 4,83 KN/m2 (4)

Trong đó: mg là thế năng của tấm gỗ

F là trọng lực của tấm gỗ

Ph là lực hút

S là diện tích tấm gỗ (m2) Vậy lực hút cần thiết cho tòan bộ tấm gỗ là:

4,83 x 3.6 = 17.388 KN/m2 Như vậy áp suất cần thiết là 173mm H2O

Nếu theo những thống số trên, riêng áp suất tại cửa hút của quạt quá lớn Theo phương pháp lựa chọn ban đầu trên các lô được

đột lỗ, trên toàn bề mặt phương pháp trên đạt được một số yêu cầu sau:

- Giữ tấm gỗ bằng nhiều điểm tránh được hiện tượng bong, rộp

- Thông qua phương pháp trên tấm gỗ trong quá trình sấy luôn phẳng

- Theo các tài liệu tham khảo của trường Đại học Lâm nghiệp,

để có thể giữ gỗ tối ưu và có tác dụng là gỗ, 1m2 ta tạo ra

Theo sổ tay thiết bị công nghệ hóa ta chọn loại quạt có áp suất 250m H20

Q = 7000 m3/h Trong quá trình hoạt động, trục lò sấy đứng yên, vỏ lò chuyển

động, ở giữa được ngăn cách bởi tấm ngăn kim loại phần tiếp xúc kết cấu bằng doăng Vì thế khu vực tham gia sấy là buồng chân không còn nửa kia ở trạng thái áp suất bình thường

Hình 2: Kết cấu lô sấy

Để đảm bảo áp suất được phân bố trên toàn bộ mặt lỗ sấy, trên trục sấy đựoc kết cấu các ngăn dẫn khí tới từng khoang của lô… Phương pháp này đã được kiểm nghiệm qua mô hình

Chương ii tính toán và thiết kế gia nhiệt

1 Lựa chọn kết cấu

- Theo tính toán và thiết kế lò sấy, buồng sấy thì buông sấy có kích thước:

400 x 3000 x 2800mm Buồng có dung tích 35m3

- Tác nhiên truyền tải: Để quá trình sấy có hiệu quả trực tiếp

ta dùng calolife đặt ngay bên cạnh đường đi của chu kỳ gỗ đi qua

có hơI nóng được đưa trực tiếp vào bề mặt gỗ bằng mồm thổi gió

2 Tính toán phân cấp nhiệt

Một số tài liệu của nước ngoài cũng như của trường Đại học Lâm nghiệp Xuân Mai, nhiệt độ thích hợp cho sấy gỗ mỏng là 900– 1200C ở nhiệt độ này tôi chọn phương pháp cấp nhiệt là hơI quá nhiệt

2.1 Tính nhiệt cho giai đoạn đốt nóng:

QV = G1CV(tV 2 – tV 1) Trong đó: G1: Khối lượng gỗ trong buống sấy (G1 = 6,44)

CV: Nhiệt dung riêng (CV = 2,07)

tV 1: Nhiệt độ môI trường (tV 1 = 200C)

tV 2: Nhiệt độ trung bình qua quá trình sấy

(tV 2 = 1000C) Thay số:

QV = 6,44 x 2,07 x (100 - 20) = 1066,46 KJ 2.2 Tính nhiệt lượng đốt nóng cho thiết bị truyền tải

QC T = GC T (tC T 2 - tC T 1) Trong đó:Thiết bị truyền tải bằng thép có nhiệt dung riêng

CC T= 0,5 KJ/kgK

GC T = G4 l o + G4 v a c h = 2500 kg

RC T 2 = 1510C ; tC T 1 = 200C Như vậy: QC T = 2500 x 0,5 (151 - 20) = 163.750 KJ 2.3 Tính nhiệt lượng tổn thất ra môI trường

Để tính nhiệt lượng này chúng ta phảI chọn kích thước buồng sấy:

Với F = 72m2; t = 110 – 20 = 900C

QM T = k.F t Trong đó k là hệ số truyền nhiệt

K =

2

1 2

2 1

1 1 1

1

α λ

δ λ

2 là hệ số dẫn nhiệt của bông thủy tinh 2 = 0,058 W/mK

2 là hệ số trao đổi nhiệt của hơI bão hòa ở nhiệt độ 1510C ( 2

= 3000)

1 là chiều dày thép làm calorife ( 1 = 0,001m)

2 là chiều dày lóp cách nhiệt ( 2 = 0,05m) Thay số ta được:

k =

3000

1 058 , 0

005 , 0 5 , 0

001 , 0 276 , 4 1

1

+ +

Q = k.F t = 0,91 x 72 x 90 = 5896 (w) = 20.638 KJ/h Như vậy tổng nhiệt lượng đốt nóng vật liệu sấy, nhiệt đốt nóng thiết bị truyền tảI, nhiệt tổn thất ra môI trường trong giai đoạn đốt nóng Q’ là:

Q’ = QV + QC T + QM T = 1066,46 + 163.750 + 10.314 = 175.130,46 KJ

Nếu áp suât hơI bão hòa 5at thì nhiệt ẩm hóa hơi:

46 , 175130

2 1

W

W W

ư

ư = 6,44

12 110

12 70

ư

ư

= 3,81 kg Lượng ẩm ban đầu chứa trong gỗ:

Dễ dàng thấy rằng trong nguyên liệu W’kg trước khi bốc hơI

được đốt nóng từ nhiệt độ ban đầu t0 đến nhiệt độ tu Do đó nhiệt lượng này bằng

Q1 1 = W’Cp a(tl - t0) Trong số W’kg ẩm chứa trong gỗ chỉ có W kg được bôc hơI và

đi qua ta nhận sấy có nhiệt độ tm 2 > tb nên nhiệt lượng để bốc hơi Wkg ẩm và quá nhiệt nó bằng:

O1 2 = W[ V = Cp a(tm 2 – tb)

Do đó nhiệt lượng để đốt nóng ẩm và bôc hơI Q1 băng

Q1 = Q1 1 + Q1 2Trong đó tb là nhiệt độ bão hòa của hơI nước

ở áp suất khí quyển lấy tb = 1000C Thay các giá trị ta được:

Q1 = 3,8 x 4,18(110 - 20) + 2,3[(1691,25 + 4,18)(110 – 100)] = 1429,5 + 6104,6 = 754,17 KJ

* Tổn thất nhiệt ra môI trường trong giai đoạn sấy:

Dự kiến giai đoạn sấy diễn ra 2 phút nên tổn thất rất nhỏ, ta lấy 180 KJ

* Nhiệt lượng tiêu hao chung trong quá trình sấy Q’’:

Q’’ = Q1 + QM T S = 7534,17 + 180 = 7714,17 KJ Lượng nước cần thiết cho quá trình sấy D’’

D’’ =

25 , 2691

17 , 7714

= 2,86 kg

* Tổng nhiệt lượng trong cả chu kỳ Q Chu kì gồm 2 giai đoạn: giai đoạn đốt nóng, giai đoạn sấy

Q = 175130 + 7714,17 = 182.844,14 KJ Tæng nhiÖt l−îng tÝnh cho 1 kg Èm bèc h¬i q:

17 , 844 182

= 48116,8 KJ

chương iii

tính chuyển động của máy

1 Tính toán chuyển động của máy

1.1 Lựa chọn chuyển động Theo thiết kế và lựa chọn phương án công nghệ sấy gỗ mỏng thiết bị được chuyển động dạng đặc biệt:

- Trục đứng yên

- Tang sấy chuyển động Trục sấy đồng thời dùng làm ống để chuyển tảI khí động tạo chân không trong tang sấy Vì thế, đường kính ống sấy là ỉ273

Đảm bảo đủ bền để làm trục sấy

1.2 Tính toán tốc độ máy sấy

- Theo chỉ tiêu công nghệ gỗ phảI lưu trong buồng sấy ít nhất

là 2phút trước

D1 + D2 + D3 + D4 + 2H + 3 = L (*) Trong đó: D1 , D2 , D3 , D4 là đường kính tang sấy

H là khoảng cách giữa lô nạp liệu và tang D1 cũng như D4 và lô ra liệu

là khoảng cách giữa các tang sấy

Từ công thức (*) ta tính được chiều dài buồng là:

30 + ( 900 x 4 ) + 300 = 4.000 mm

Ta thấy rằng tang sấy đ−ợc phép quay 1,4 vòng/ phút.

Trong đó C là chu vi tang sấy

2 Tính công suất máy sấy

Công suât cần thiết của trục máy đ−ợc tính theo

N =

97500

.nα

M

Kw

Trong đó: M là momen xoắn trong trục gây ra M phụ thuộc vào vật cản Khi làm việc M là KC/ mét

n là số vòng quay trục sấy vòng/phút

là hệ số chi phí cho hộp số và khoảng nối

Trong trường hợp này M = 4M’

4M’: + phụ thuộc vào D ( D = 900 ) + phụ thuộc vào vận tốc của xích Vận tốc của xích được tính theo công thức:

V=

1000 60

.Z t n

m/s Trong đó: t là bước xích (25,4)

Z, n là số răng và số vòng quay trong 1phút của