Luận văn Tính Toán Thiết Kế Lò Sấy Gỗ Sử Dụng Năng Lượng Mặt Trời

Tuy nhiên để đạt được sự phát triển lớn mạnh như ngày nay ngành chế biến gỗ nước ta cũng phải trải qua một giai đoạn khó khăn trả giá rất lớn về ô nhiễm môi trường như bụi từ quá trình g

VŨ VĨNH PHƯỚC

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ SẤY GỖ

SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà nội, 2011

VŨ VĨNH PHƯỚC

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ SẤY GỖ

SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY, THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ GỖ GIẤY

MÃ SỐ: 60.52.24

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS HỨA THỊ HUẦN

Hà nội, 2011

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ngày nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nước, ngành công nghiệp sản xuất và chế biến gỗ ngày càng phát triển Sản phẩm của ngành là mặt hàng xuất khẩu mang nhiều nét đặc trưng độc đáo của nền văn hóa dân tộc, do vậy nó cũng là thông điệp giới thiệu cho bạn bè quốc tế về đất nước, cảnh quan thiên nhiên và con người Việt Nam Bên cạnh đó, các sản phẩm đồ

gỗ xuất khẩu của Việt Nam còn đem lại giá trị ngoại tệ rất lớn Chính bởi những lợi ích kinh tế – xã hội lâu dài và tiềm năng phát triển của chúng mà hiện nay nhà nước đang có nhiều biện pháp và chính sách để khuyến khích ngành chế biến sản xuất gỗ xuất khẩu phát triển

Tuy nhiên để đạt được sự phát triển lớn mạnh như ngày nay ngành chế biến gỗ nước ta cũng phải trải qua một giai đoạn khó khăn trả giá rất lớn về ô nhiễm môi trường như bụi từ quá trình gia công chế biến, như các hóa chất từ quá trình tẩm gỗ, như khói từ các lò sấy gỗ mà phần lớn các lò sấy ở Việt Nam hiện nay sử dụng lò sấy bằng hơi nước, với cách làm như trên ngoài việc gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng thì nghành chế biến gỗ còn tiêu tốn tài nguyên thiên nhiên quốc gia, trong điều kiện thế giời hiện nay đang cạn kiệt về tài nguyên thiên nhiên cũng như thế giới đang bị ảnh hưởng nặng nề về biến đổi khí hậu mà các hội nghị về biến đổi khí hậu trên thế giới đã và đang đề cập đến và tìm hướng giải quyết Hiện nay trên thế giới cũng như Việt Nam đã và đang ứng dụng các công nghệ mới nhằm tránh ô nhiễm môi trường, tiết kiệm tài nguyên và tránh biến đổi khí hậu như sử dụng các nguồn năng lượng như: năng lượng hạt nhân, năng lượng có trong tự nhiên như năng lượng gió, năng lượng mặt trời

Tuy nhiên nguồn năng lượng hạt nhân hiện nay nhiều nước đang loại bỏ dần do hai thảm họa về hạt nhân xảy ra như: Thảm hoạ nguyên tử Chernobyl xảy ra vào ngày 26 tháng 4 năm 1986 khi nhà máy điện nguyên tử Chernobyl

ở Pripyat, Ukraina (khi ấy còn là một phần của Liên bang Xô viết) bị nổ Hay mới đây nhất là thảm họa hạt nhân xảy ra tại Nhật Bản sau sóng thần

Với những lý do nêu trên trong phạm vi đề tài này tôi xin được đề cập đến một phương án góp phần nhỏ nhằm tiết kiệm năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường cũng như làm giảm sự biến đổi khí hậu và tiết kiệm được một phần tài nguyên thiên nhiên đó là thiết kế lò sấy gỗ với tên đề tài “ thiết

kế lò sấy gỗ năng lượng mặt trời kiểu CAXE -2011 công suất 10 m3 /mẻ” Ứng dụng năng lượng mặt trời trong sấy gỗ để thay thế một phần các phương pháp sấy truyền thống hiện đang được sử dụng trong công nghiệp chế biến gỗ ở nước ta

2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đề tài tập trung vào tính toán thiết kế lò sấy gỗ năng lượng mặt trời hấp thụ nhiệt kiểu (Air Collector) công suất 10 m3/mẻ Xác định các thông số kỹ thuật của lò sấy

Tìm hiểu cấu tạo và tính chất của gỗ ASH làm cơ sở để phục vụ cho tính toán thiết kế lò sấy

3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

3.1 Mục tiêu lý thuyết

Tính toán thiết kế lò sấy gỗ năng lượng mặt trời nhằm tiết kiệm năng

lượng góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tăng hiệu quả kinh tế cũng như gia tăng chất lượng gỗ sấy trong gia công chế biến gỗ và đảm bảo sức

khỏe cho người lao động

3.2 Mục tiêu thực tiễn

Tính toán thiết kế lò sấy gỗ gia nhiệt bằng năng lượng mặt trời (Air

Collector)

Xác định các chỉ tiêu thông số kỹ thuật của lò sấy

Thiết lập hồ sơ thiết kế và Thuyết minh vận hành lò sấy

4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

4.1 Nội dung nghiên cứu

4.1.1 Tìm hiểu đặc điểm cấu tạo, tính chất về sấy của gỗ dùng cho tính toán thiết kế (gỗ ASH) Gỗ nhập ngoại

4.1.2 Lựa chọn kiểu dáng, phác họa thiết kế lò sấy gỗ NLMT

Tính toán công nghệ

Tính toán nhiệt

Tính toán khí động lực

Tổng hợp các chỉ số kỹ thuật công nghệ lò sấy

4.1.4 Thiết lập hồ sơ thiết kế (Các bản vẽ thiết kế )

4.1.5 Thuyết minh vận hành lò sấy

4.1.6 Dự trù vật tư, thiết bị của lò sấy

4.2 Phương pháp nghiên cứu

4.2.1 Phương pháp tiếp cận đề tài

Để tiếp cận đề tài một cách khoa học chúng tôi áp dụng phương pháp kế thừa các thành tựu nghiên cứu khoa học trên thế giới cũng như ở Việt Nam về những lĩnh vực có liên quan đến đề tài nghiên cứu

4.2.2.Phương pháp tìm hiểu các tính chất về sấy của các loại gỗ sấy

Thông qua các tài liệu tham khảo, các đề tài nghiên cứu trong nước cũng như ngoài nước về cấu tạo, tính chất gỗ Ash

4.2.3 Tìm hiểu và lựa chọn kiểu dáng lò sấy gỗ NLMT áp dụng trong nghiên cứu

Được sự giúp đỡ của PGS TS Hồ Xuân Các, tham khảo tài tài liệu trên mạng trong nước và thế giới để thu thập các thông tin phục vụ cho việc lựa chọn kiểu dáng lò sấy NLMT áp dụng trong nghiên cứu

4.2.4 Tham khảo tài liệu về các phương pháp tính toán thiết kế lò sấy 4.2.5 Kiểm tra đánh giá chất lượng lò sấy

Sử dụng các phương pháp đo đạc dựa trên các quy chuẩn về đo lường để làm các tiêu chí kiểm tra , đánh giá chất lượng lò sấy

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Năng lượng mặt trời là gì?

Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt hạ nguyên tử khác phóng ra từ ngôi sao này Dòng năng lượng này sẽ tiếp tục phát ra cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa Năng lượng bức xạ điện từ của Mặt Trời tập trung tại vùng quang phổ nhìn thấy Mỗi giây trôi qua, Mặt Trời giải phóng ra không gian xung quanh 3,827×1026 joule

Năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng quan trọng điều khiển các quá trình khí tượng học và duy trì sự sống trên Trái đất Ngay ngoài khí quyển Trái Đất, cứ mỗi một mét vuông diện tích vuông góc với ánh nắng Mặt Trời, chúng ta thu được dòng năng lượng khoảng 1.400 joule trong một giây Việt Nam là một trong những quốc gia có nguồn năng lượng mặt trời khổng

lồ Mặc dù các hoạt động nghiên cứu đã được triển khai gần 30 năm, nhưng đến nay những sản phẩm sử dụng nguồn năng lượng này vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi…

Vị trí địa lý đã ưu ái cho Việt Nam một nguồn năng lượng tái tạo vô cùng lớn, đặc biệt là năng lượng mặt trời Trải dài từ vĩ độ 23023’ Bắc đến 8027’ Bắc, Việt Nam nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao

Năng lượng mặt trời có những ưu điểm như: Sạch, chi phí nhiên liệu và bảo dưỡng thấp, an toàn cho người sử dụng… Ngành công nghiệp sản xuất pin mặt trời và việc ứng dụng năng lượng nhiệt mặt trời sẽ góp phần thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch, giảm phát khí thải nhà kính, bảo vệ môi trường Vì thế, đây được coi là nguồn năng lượng quý giá, có thể thay thế những dạng năng lượng cũ đang ngày càng cạn kiệt Từ lâu, nhiều nơi trên thế giới đã sử dụng năng lượng mặt trời như một giải pháp thay thế những nguồn tài nguyên truyền thống Tại Đan Mạch, năm 2000, hơn 30% hộ dân sử dụng tấm thu năng lượng mặt trời, có tác dụng làm nóng nước Ở Brazil, những vùng xa xôi hiểm trở như Amazon, điện năng lượng mặt trời luôn chiếm vị trí hàng đầu Ngay tại Đông Nam Á, điện mặt trời ở Philipines cũng đảm bảo nhu cầu sinh hoạt cho 400.000 dân

Đối với cuộc sống của loài người, năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng tái tạo quý báu có thể trực tiếp thu lấy năng lượng này thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển năng lượng các photon của Mặt Trời thành điện năng, như trong pin Mặt Trời Năng lượng của các photon cũng có thể được hấp thụ để làm nóng các vật thể, tức là chuyển thành nhiệt năng, sử dụng cho bình đun nước Mặt Trời, hoặc làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp Mặt Trời, hoặc vận động các hệ thống nhiệt như máy điều hòa Mặt Trời, hoặc

có thể sử dụng trực tiếp bức xạ nhiệt mặt trời tạo không khí nóng (làm nóng) dùng trong sấy gỗ

1.2 Công nghệ sấy gỗ sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam

Nước ta là nước nông nghiệp, nhu cầu phơi sấy để bảo quản nông sản và nguyên liệu là rất lớn Một số ngành công nghiệp khác nhu cầu phơi sấy hàng cũng đang tiêu thụ nhiều nhiên liệu như ngành chè, gốm, gỗ, thủ công mỹ nghệ,… và các nhu cầu dân sinh khác

Sấy là quá trình tách ẩm từ vật liệu Điều kiện cần thiết để sấy khô là phải cấp nhiệt làm bay hơi nước trong vật sấy, đồng thời dùng không khí thổi vào để mang hơi nước đi Bẫy nhiệt từ năng lượng mặt trời (NLMT) sử dụng nguyên lý hiệu ứng nhà kính Hơi nước sinh ra được mang đi bởi không khí đi ngang qua vật sấy Không khí chuyển động nhờ quá trình đối lưu tự nhiên hoặc do cưỡng bức (sử dụng quạt)

Công nghệ sấy sử dụng NLMT là nguồn năng lượng sẵn có, siêu sạch và miễn phí, chi phí bảo dưỡng thấp, an toàn đối với người sử dụng, nhiệt độ sấy không quá cao, hơi ẩm được đưa ra khỏi sản phẩm từ từ, an toàn cho chất lượng sản phẩm (khác nhiều so với sấy cưỡng bức)

Với thiết bị sấy sử dụng NLMT gián tiếp, bức xạ mặt trời không trực tiếp chiếu vào sản phẩm sấy mà thông qua không khí được làm nóng bởi bộ thu nhiệt từ NLMT, quá trình tuần hoàn không khí thường sử dụng quạt cưỡng bức, sẽ làm cho nhiệt độ sấy cao hơn, thời gian sấy ngắn hơn và chất lượng sản phẩm sấy được tốt hơn

Đối với một số thiết bị sấy cho các sản phẩm đặc biệt hoặc cần có thời gian sấy dài, ta thường dùng thêm nguồn năng lượng phụ để đề phòng những lúc trời không nắng hoặc sấy vào ban đêm Công nghệ khí hóa nhiên liệu sinh khối rất thích hợp để làm nguồn năng lượng phụ này NLMT có thể dùng để sấy nhiên liệu sinh khối, chính là tích năng lượng thêm cho nhiên liệu sinh khối Hai công nghệ đều sạch và thân thiện với môi trường, khi kết hợp với nhau đem lại lợi ích lớn về kinh tế cũng như thỏa mãn về yêu cầu kỹ thuật

Công nghệ sấy sử dụng năng lượng mặt trời (NLMT) ở nước ta đã được Trung tâm Năng lượng – Máy nông nghiệp thuộc Đại học Nông lâm thành phố Hồ Chí Minh nghiên cứu triển khai mạnh mẽ Trong khoảng 20 năm phát triển, nhiều kiểu dàn sấy NLMT đã được thử nghiệm Lò sấy NLMT dạng sàng phẳng (Flat –bed) cho chất lượng sấy hạt tốt, giá thành hạ lại dễ lắp đặt

và vận hành, được thị trường chấp nhận và chiếm khoảng 25 – 35% Hiện có hơn 3.000 máy sấy lúa NLMT có công suất 4 – 8 tấn /mẻ đã được sử dụng, hỗ trợ đắc lực cho việc giảm thất thoát sau thu hoạch

Loại máy sấy SRA (sấy Reversible – Air ) bắt đầu nghiên cứu triển khai

từ năm 1999, được thử nghiệm với nhiều loại nông sản: gạo, ngô, cà phê, lạc, ớt,… bằng công nghệ vòng khí tuần hoàn Công suất sấy khá rộng từ 2 tấn đến 12 tấn/mẻ sấy Cho đến nay 600 máy sấy SRA đã được triển khai sử dụng

NLMT được coi là nguồn năng lượng ưu việt trong tương lai, đó là nguồn năng lượng sẵn có, siêu sạch và miễn phí Việt Nam là nước có tiềm năng về NLMT, trải dài từ 8 độ vĩ Bắc đến 23 độ vĩ Bắc, có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao, bình quân có 2.000 – 2.500 h nắng mỗi năm, trị số tổng xạ từ 100 – 175 kcal/cm2/năm Việc sử dụng NLMT sẽ đem lại hiệu quả kinh tế lớn, đồng thời, bảo đảm sự bền vững của môi trường

1.3 Thực trạng sấy gỗ bằng năng lượng mặt trời ở Việt Nam

Thứ nhất: Theo dự án thí điểm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

của Bộ Công Thương, Cty Lâm sản Giáp Bát (Hà Nội) mới đưa vào thực hiện công nghệ sấy gỗ bằng năng lượng mặt trời dựa theo thiết kế của Trung tâm Năng lượng mặt trời (Đại học Bách Khoa)

Đây là công nghệ sấy sử dụng năng lượng mặt trời thay thế các lò sấy bằng hơi nước đun than, điện trước đây Theo thiết kế, lò sấy có công suất

30m3 gỗ/mẻ, mỗi mẻ sấy kéo dài 15- 20 ngày (tiết kiệm được 30 - 40% thời gian chi phí so với sấy bằng hơi)

Tuỳ từng nhóm gỗ, độ dày của gỗ mà người điều khiển đặt chương trình làm việc để có chế độ sấy thích hợp Trường hợp thiếu ánh nắng mặt trời, lò

ấy sẽ được nồi hơi cung cấp nước nóng để bổ sung năng lượng nhiệt giúp lò hoạt động bình thường Đặc biệt, từ khi dùng năng lượng mặt trời giá thành sấy gỗ giảm khoảng 20%

Thứ hai: Lâm trường M'Đrắc (Đắc Lắc) vừa đưa lò sấy gỗ bằng năng

lượng mặt trời vào sử dụng thay cho lò sấy bằng hơi không chỉ rút ngắn thời gian sấy, giảm chi phí về nhân công, chất đốt mà còn ổn định về hình dạng, nâng cao chất lượng sản phẩm gỗ Lò sấy có công suất 30 m3/ mẻ gia nhiệt phụ trợ bằng nồi nước nóng (Hình 1.1)

Đây là lò sấy gỗ bằng năng lượng mặt trời đầu tiên của Tây Nguyên và cũng là lò sấy có các thiết bị tiên tiến nhất của Việt Nam hiện nay

Lò sấy gỗ này hoạt động thông qua nguyên lý hiệu ứng nhà kính (bức xạ nhiệt) và toàn bộ hệ thống được điều khiển bằng tự động hoá điều tiết độ ẩm của môi trường sấy, nhiệt độ sấy, qua hệ thống thông gió và tốc độ quạt Theo thiết kế có phụ trợ bằng nước nóng công suất 30 mét khối gỗ/ mẻ, mỗi mẻ sấy kéo dài 15-25 ngày tùy thuộc vào loại gỗ và chiều dày ván, Bộ điều khiển EMC cài đặt chương trình làm việc tự động cho một số loại gỗ để

có chế độ sấy thích hợp Trường hợp thiếu ánh nắng mặt trời, lò sấy sẽ được nồi hơi cung cấp nước nóng để bổ sung năng lượng nhiệt giúp lò hoạt động bình thường.Lò sấy gỗ bằng năng lượng mặt trời này do Chương trình Liên Hiệp Quốc tài trợ, với tổng số vốn đầu tư 1,5 tỷ đồng

1.4 Tổng quan các kiểu lò sấy gỗ sử dụng năng lượng mặt trời

Hiện nay trên thế giới đã đưa ra nhiều kiểu lò sấy NLMT hấp thụ không khí nóng và nước nóng sau đây sau đây:

Nguyên lý thiết bị hấp thụ Năng lượng mặt trời (NLMT Solar Colector)

Lò sấy gỗ bằng NLMT phù hợp cho sấy gỗ ở nhiệt độ thấp từ (40 – 60

0C) Trên thế giới có nhiều kiểu thiết bị hấp thụ NLMT phổ cập như:

- Hấp thụ không khí : Hấp thụ năng lượng trực tiếp làm nóng không khí (Air

Collector) Hình (1.2)

- Hấp thụ nước nóng : Hình (1.3)

Hình 1.3: Lò sấy NLMT hấp thụ nước nóng

Hấp thụ nhiệt mặt trời tạo nước nóng (Solar Hot Water), với hai loại collector ở dạng phẳng ( plate Collector) và dạng ống (Vaccum Tube Collector )

Theo PGS.TS Hồ Xuân Các, hong phơi tự nhiên cũng là một phương pháp sấy bằng NLMT và trong nhiều tài liệu cũng thường gọi hong phơi là

sấy tự nhiên, nhưng ở đây PGS Hồ Xuân Các gọi là hong phơi bị động, phụ

thuộc chủ yếu vào thời tiết để phân biệt với một khái niệm mới đưa vào trong

lĩnh vực sấy đấy là hong phơi chủ động Xuất phát từ ý tưởng đó để khắc

phục những ảnh hưởng của thời tiết nắng mưa thất thường tác động đến chất lượng gỗ sấy và đặc biệt là trong sấy nông sản theo thời vụ sản xuất nông nghiệp, mùa thu hoạch thường vào mùa mưa, thời tiết thay đổi đột ngột mưa nắng thất thường, nông dân thường rất bận rộn trong thu hoạch và cả hong phơi ( chạy mưa) để sản phẩm nông sản khỏi bị mốc ảnh hưởng đến chất lượng Do vậy ông đã đề xuất giải pháp vừa hong phơi dưới nắng mà mưa không bị ướt và hong phơi với nhiệt độ cao hơn mà không tốn kém năng lượng đó là giải pháp hong phơi trong mái che bằng Plastic trong suốt lợi dụng hiệu ứng nhà kính để tăng thêm hấp thụ nhiệt mặt trời theo nguyên lý hiệu ứng nhà kính (Green House), đồng thời bổ xung thêm lớp trần chuyển hướng dòng không khí nóng đối lưu bằng tấm đen để tăng khả năng hấp thụ nhiệt, tạo được quá trình hong phơi hoàn toàn chủ động với kinh phí đầu tư thấp và được gọi là phương pháp hong phơi chủ động Với kiểu Green house

có thể sử dụng trong sấy gỗ đặc biệt là giai đoạn tiền sấy, làm giảm độ ẩm của

gỗ tươi xuống 25 hoặc 20 % sau đó tiếp tục đưa vào lò sấy nhanh ở nhiệt độ cao hơn, theo cách này cũng tiết kiệm được năng lượng đáng kể và đảm bảo chất lượng gỗ sấy Trong sấy gỗ bằng NLMT cũng cần áp dụng giải pháp gia nhiệt hỗ trợ nhằm khắc phục hiện tượng suy giảm nhiệt độ sấy vào ban đêm hoặc những khi trời không nắng

Trong công nghệ sấy hiện đại ( Sấy công nghiệp), chất lượng sấy cần đảm bảo chặt chẽ và chính xác hơn, đòi hỏi quá trình sấy phải được điều tiết

ổn định hơn cho từng loại gỗ và từng quy cách gỗ sấy, điều đó đòi hỏi phải điều tiết quá trình sấy theo từng chế độ sấy thích hợp, đặc biệt phải điều tiết các thông số nhiệt độ (T0C) và độ ẩm tương đối của môi trường sấy (RH) Do

đó trong sấy gỗ bằng NLMT phải áp dụng giải pháp gia nhiệt hỗ trợ thích hợp nhằm khắc phục hiện tượng suy giảm nhiệt độ sấy khi không có ánh nắng mặt trời Tùy theo từng giải pháp gia nhiệt hỗ trợ khác nhau PGS Ts Hồ Xuân Các đã đưa ra các kiểu lò sấy gỗ bằng NLMT ( với những nguyên lý ) sau đây:

- Sấy NLMT hỗ trợ gia nhiệt bằng thiết bị theo nguyên lý bơm nhiệt

- Sấy NLMT hỗ trợ gia nhiệt bằng hơi nước, hơi đốt

- NLMT hỗ trợ gia nhiệt bằng nước nóng NLMT

Chương 2

CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ SẤY

2.1 Những số liệu cần thiết cho việc tính toán thiết kế

Trước khi bắt tay vào thiết kế, người cán bộ kỹ thuật làm công tác thiết

kế cần thu thập đầy đủ các số liệu cần thiết sau đây để làm cơ sở phân tích lựa

chọn phương án và tính toán thiết kế cụ thể [TLTK Hồ Xuân Các][1,2,3]

- Số lượng gỗ cần sấy trong năm (sản lượng năm theo yêu cầu của nhiệm

vụ thiết kế), tiến hành phân loại gỗ sấy theo loại gỗ, kích thước ván, bao gồm

cả khối lượng gỗ từng loại và tỷ lệ từng loại ván (dựa vào số liệu điều tra sổ sách hoặc thu nhập xác định điểm) Trong đó cần chú ý loại ván có tỷ lệ lớn nhất (loại ván chiếm nhiều nhất trong toàn bộ sản lượng gỗ sấy), để sau này

có số liệu chính xác dựa vào đấy mà cân nhắc lựa chọn các thông số tính toán thiết kế cần thiết, thường loại ván này được chọn làm nguyên liệu tính toán

- Thu thập sơ bộ độ ẩm ban đầu của từng loại gỗ sấy và một số tính chất

cơ lý, cũng như một số đặc điểm cơ bản về cấu tạo của mỗi loại gỗ sấy

- Xác định cụ thể công dụng của từng loại gỗ sấy, yêu cầu kỹ thuật đối với phạm vi sử dụng gỗ sấy như: hạng chất lượng, độ ẩm cuối cùng cần đạt được

- Những số liệu về hơi nước như nguồn cung cấp và khả năng cung cấp hơi nước, các chỉ tiêu kỹ thuật cụ thể của hơi nước được phép sử dụng…

- Một số số liệu cần thiết về đất đai nơi sẽ xây dựng lò sấy như: diện tích đất đai được sử dụng, loại đất, mực nước ngầm, hàm lượng nước trong đất, độ chua của đất…

- Tình hình điện nước: mạng điện có thế hiệu bao nhiêu, công suất của trạm biến thế, tình hình cung cấp điện…Nước sử dụng cho nồi hơi lấy ờ đây,

độ cứng của nước ra sao, có bảo đảm sử dụng cho nồi hơi hoạt động được không, cần tiến hành chuẩn bị những vấn đề gì trước khi dùng nguồn nước đó…

- Một số số liệu về khí hậu chủ yếu ở vùng dự định sẽ xây dựng lò sấy như nhiệt độ bình quân từng tháng, cả năm, nhiệt độ tối đa và tối thiểu cũng như độ ẩm của không khí, hướng gió chủ đạo, tình hình lụt lội,…

- Khả năng cung cấp thiết bị, khả năng chế tạo và vận dụng thiết bị

- Bản vẽ mặt bằng của toàn xí nghiệp và vị trí dự định đặt phân xưởng sấy

- Tình hình tổ chức, bố trí nhân lực, trình độ nghiệp vụ của công nhân và cán bộ kỹ thuật

- Các số liệu khác có liên quan đến việc tính toán giá thành như tiền lương, giá cả nguyên vật liệu xây dựng, vốn đầu tư thiết bị, các loại định mức…

- Ngoài ra, tùy tình hình cụ thể từng nơi, từng lúc mà điều tra thu thập thêm những số liệu cần thiết có liên quan đến tính toán thiết kế

2.2 Trình tự tiến hành tính toán thiết kế

(lò sấy hơi nước) Việc tính toán lò sấy có thể tiến hành theo các bước sau đây:

[TLTK Hồ Xuân Các][1,2,3]

2.2.1 Tính toán công nghệ

Tổng hợp và phân tích số liệu, trên cơ sở đó lựa chọn phương pháp sấy

và kiểu lò sấy

Lựa chọn kích thước lò và tính toán số lượng lò sấy

Tính toán diện tích kho bãi và quy hoạch phân xưởng sấy

2.2.2 Tính toán nhiệt

Lựa chọn nguyên liệu tính toán, lựa chọn chế độ sấy và tính toán thời gian sấy (Chọn gỗ ASH)

Xác định lượng nước bay hơi

Xây dựng quá trình sấy lý thuyết và xác định lượng không khí tuần hoàn Tính toán tốc độ tuần hoàn của môi trường sấy

Xác định lượng nhiệt tổn thất qua vỏ lò và tiêu hao để làm nóng gỗ Xây dựng quá trình sấy thực tế, xác định lượng không khí mới và không khí thừa

Xác định lượng nhiệt tiêu hao để làm bay hơi nước và tính toán lựa chọn thiết bị tăng nhiệt

Tính toán nhiệt lượng sấy tiêu hao và lượng hơi nước tiêu hao

Xác định đường kính ống dẫn hơi nước, ống dẫn nước ngưng tụ

2.2.3 Tính toán khí động lực của lò sấy

Xác định lực cản của dòng không khí trong lò sấy

Lựa chọn quạt và xác định công suất cần thiết của quạt

Tính toán đường dẫn khí và thoát khí

Tính toán kinh tế và thống kê các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của thiết kế Sau đây, chúng ta sẽ đi sâu vào từng phần tính toán cụ thể

2.3 Tính toán công nghệ

2.3.1 Lựa chọn phương pháp sấy và kiểu lò sấy

Việc lựa chọn phương pháp sấy cũng là một việc làm khá phức tạp, đòi hỏi ở người cán bộ thiết kế có một trinh độ tổng hợp, phân tích tốt, vừa có quan điểm kỹ thuật, am hiểu được các quá trình gia công chế biến gỗ vừa có

quan điểm kết hợp chặt chẽ và hợp lí giữa hai mặt kỹ thuật và kinh tế

Thông thường gỗ được sấy dưới các hình thức sau đây: sấy ván và sấy phôi

Mỗi phương pháp sấy trên có những mặt tốt xấu nhất định, tùy theo tình hình cụ thể mà cân nhắc lựa chọn cho phù hợp

Sấy ván có lợi cho quá trình cắt gọt, qua đó nâng cao được tỷ lệ thành khí, tỷ lệ lợi dụng gỗ, theo quan điểm tiết kiệm nguyên liệu thì đấy là một vấn

đề có có tính chất quyết định trong việc lựa chọn phương pháp sấy Ngoài ra việc sấy ván còn có lợi làm giảm nhẹ được sức lao động trong khâu bốc dỡ, vận chuyển tạo điều kiện thuận lợi cho việc cơ giới hóa sản xuất ở các khâu gia công chế biến về sau

Còn việc sấy phôi còn có những mặt ưu điểm nổi bật của nó Với việc sấy phôi có thể rút ngắn được thời gian sấy, tăng được năng suất lò sấy (khoảng 20%) đồng giá thành gỗ sấy

Hiện nay các nhà thiết kế đã thiết kế và phát minh được rất nhiều kiểu lò sấy khác nhau, điều đó rất thuận lợi cho việc lựa chọn và cải tiến của chúng ta trong quá trình tiến hành thiết kế lò sấy, việc lựa chọn kiểu lò sấy thích hợp cho từng cơ sở cũng không phải là một việc làm đơn giản, nó đòi hỏi ở người cán bộ làm công tác thiết kê không những chỉ biết dựa trên cơ sở lý thuyết về khí động lực về nhiệt để phân tích lựa chọn, mà cần phải biết kệt hợp chặt chẽ với tình hình đặc điểm của cơ sở sản suất, điều kiện cụ thể từng nơi, yêu cầu

về trình độ kỹ thuật từng nơi mà cân nhắc lựa chọn, chỉ có so sánh phân tích một cách tổng quát và toàn diện như vậy mới có thể cân nhắc lựa chọn được một kiểu lò sấy thích hợp để thiết kế

Trong khi cân nhắc lựa chọn 1 kiểu lò sấy cũng cần chú ý hết sức đến việc tiết kiệm nhiên liệu, hơi nước và tiết kiệm điện

2.3.2 Lựa chọn kích thước lò sấy và tính toán số lượng lò sấy

Kích thước lò sấy phụ thuộc vào kích thước của đống gỗ và số lượng đống gỗ cần xếp trong lò sấy Kích thước đống gỗ, người thiết kế tự phân tích lựa chọn lấy sao cho phù hợp với kích thước của nguyên liệu sấy, quy cách

xếp đống, khả năng của thiết bị xếp đống, cũng như có sự cận nhắc về qui mô

và về mặt mỹ thuật của cấu trúc lò sấy

2.3.3 Tính toán diện tích kho bãi và qui hoạch phân xưởng sấy

Dung tích của kho chứa gỗ (Ekho) phụ thuộc vào thời gian dự trữ gỗ trong kho (kho) và sản lượng ngày của phân xưởng sấy (Y ngày) tính theo nguyên liệu tiêu chuẩn và tính bằng công thức sau:

kho: thời gian chứa gỗ trong kho lấy theo những giá trị qui định sau đây:

- Đối với kho gỗ khô: 47 ngày

- Đối với kho gỗ ướt: 24 ngày

Biết dung tích của kho (Ekho) và dung tích của đống gỗ có thể tính toán được số lượng đống gỗ xếp trong kho theo công chức:

(2.3) Trong đó:

Tuy vậy việc tính toán kho bãi trong thiết kế phân xưởng sấy gỗ thông thường tính toán một cách khái quát diện tích kho theo công thức

Fkho = Bđg x Lđg x Nđg x m2) (2.4)

Trong đó:

Bđg và Lđg: bề rộng và bề dài của đống gỗ, m

kho: hệ số đầy diện tích kho, thường lấy từ 0.35 – 0.45

Qui hoạch phân xưởng sấy bao gồm việc qui hoạch bố trí lò sấy, kho bãi

và hệ thống vận chuyển Việc bố trí các hệ thống trong 1 phân xưởng là kết quả của việc phân tích cân nhắc chung toàn cục chứ không phải đơn thuần bố trí riêng rẽ từng hệ thống

2.3.4 Tính Toán nhiệt

2.3.4.1 Lựa chọn nguyên liệu tính toán, lựa chọn chế độ sấy và tính toán thời gian sấy

a Lựa chọn nguyên liệu tính toán

Thông thường khi lựa chọn nguyên liệu tính toán chúng ta cần đề cập đến những vấn đề sau đây

Nếu loại gỗ sấy do nhiệm vụ thiết kế đề ra tương đối ổn định (về loại gỗ cũng như kích thước ván), muốn bảo đảm đủ khả năng cung cấp nhiệt của thiết bị tăng nhiệt, trong thiết kế ta thường chọn khả năng tối đa Khi lựa chọn nguyên liệu để làm cơ sở cho tính toán thiết bị tăng nhiệt, ta phải lựa chọn loại nguyên liệu cần sấy với chế độ sấy cứng nhất torng những loại gỗ sấy thiết kế, tức là loại gỗ dễ sấy nhất và có kích thước bé nhất trong các loại

đó để làm cơ sở tính toán Vì loại gỗ dễ sấy có thể sấy ở nhiệt độ cao, sấy nhanh được, cũng như loại gỗ có kích thước bé (mỏng) thì sấy chóng khô và

có thể sấy ở nhiệt độ cao hơn, đòi hỏi thiết bị tăng nhiệt phải có khả năng đảm bảo cung cấp nhiệt đến mức tối đa torng những trường hợp đó Còn nói chung khi sấy các loại gỗ khó sấy, các loại ván dày thì việc cung cấp nhiệt đòi hỏi ít, công suất nhiệt của thiết bị tăng đòi hỏi thấp cần giảm công suất thiết bị xuống, việc làm ấy dễ dàng hơn nhiều so với trường hợp công suất thiết bị quá thấp so với yêu cầu

Nếu trong trường hợp nhiệm vụ thiết kế đề ra không cụ thể, có khi tình hình sản xuất ở nước ta như vậy, thì nên chọn loại gỗ dễ sấy và loại ván mỏng nhất trong tiêu chuẩn về kích thước gỗ xẻ để làm nguyên liệu tính toán

Thông thường ta chỉ lựa chọn theo cách như vậy, nhưng cũng có khi người ta lựa chọn 2 loại nguyên liệu tính toán đối lập nhau, một loại dung để làm cơ sở toán thiết bị tăng nhiệt, một loại khác trái ngược hẳn (tức là loại khó sấy nhất) để làm nguyên liệu sản xuất phát điểm để tính toán các chỉ tiếu khác như năng suất lò sấy, tính toán kinh tế, nhưng điều đó không cần thiết

b Lựa chọn chế độ sấy

Đối với trường hợp cụ thể, nếu chưa có chế độ sấy, khi ta đã lựa chọn được loại nguyên liệu tính toán rồi, thì việc chọn chế độ sấy đối với loại nguyên liệu cần thiết cho tính toán sẽ tiến hành như thế nào? muốn làm được việc này phải dựa vào tài liệu thu thập về tính chất cơ lý của loại gỗ đó, đặc biệt chú ý các loại đặc điểm sau đây: cấu tạo có gì đặc biệt, tính chất co rút, đặc biệt là chênh lệch co rút theo các chiều, nhất là giữa xuyên tâm và tiếp tuyến, tính chất dẫn nhiệt, dẫn ẩm, tỷ trọng,…Sau đó đem so sánh với số liệu

về gỗ của tài liệu tham khảo, qua so sánh chọn lọc mà quyết định chọn loại gỗ tương tự để có cơ sở sử dụng số liệu về chế độ sấy, của tái liệu tham khảo, tạm thời tong giai đoạn chưa xác lập được chế độ sấy [TLTK 14,15]

Sau khi chọn được chế độ sấy thích hợp ta sẽ tiến hành chọn cấp chế độ sấy Chế độ sấy bao gồm nhiều cấp, trong lúc tính toán ta chỉ cần một giá trị, như thế tong tính toán thiết kế nên dựa vào cấp chế độ sấy nào để chọn các thong số tính toán cho phù hợp Theo kinh nghiệm trong thiết kế lò sấy, nên chọn cấp chế độ sấy thứ nhất hoặc thứ hai

Cấp chế độ sấy thứ nhất dùng cho các loại gỗ lá kim

Cấp chế độ sấy thứ hai dùng cho các loại gỗ lá rộng

Đối với lò sấy liên tục thì sử dụng chế độ sấy cuối cùng

c Tính toán thời gian sấy

Thời gian sấy xác định theo các phương pháp tính toán thời gian sấy, bao gồm cả thời gian làm nóng gỗ ban đầu, thời gian xử lý nhiệt ấm

2.3.4.2 Xác định lượng nước bay hơi

Xác định lượng nước bay hơi bình quân 1m3 giờ theo công thức

sự chênh lệch độ ẩm (Wa – We) càng lớn và dẫn đến mức độ sai lệch với giá trị bình quân càng lớn, vì tốc độ sấy càng bé dần khi độ ẩm của gỗ giảm dần

đi Vì thế trong tính toán, lò sấy kiểu chu kỳ, để xác định lượng nước bay hơi bình quân giờ, người ta nhân thêm giá trị tính toán theo công thức trên với một hệ số điều chỉnh KX Hệ điều chỉnh KX phụ thuộc vào độ ẩm cuối cùng

của gỗ sấy và nó càng lớn khi độ ẩm cuối cùng của gỗ sấy yêu cầu càng bé và lấy những giá trị sau đây

Trong đó: W (%) Độ ẩm gổ

KX Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào độ ẩm cuối cùng (We)

Như vậy lượng nước bay hơi tính toán theo công thức:

2.3.4.3 Xây dựng quá trình sấy lý thuyết và xác định lượng không khí tuần hoàn

Xây dựng quá trình sấy lý thuyết ở đây chính là biểu diễn quá trình sấy

lý trên biểu đồ in Để biểu diễn một quá trình sấy nào đấy, ta phải xác định được những thông số cần thiết để xác định các điểm cơ bản làm xuất phát điểm để vẽ lên được đường biểu diễn quá trình sấy lý thuyết Do vậy, phải xác định cho được các thông số đặc trưng cho các trạng thái không khí tương ứng với các điểm trên

Điểm 0: là điểm biểu thị trạng thái không khí mới tức là trạng thái không khí bên ngoài lò sấy Tùy theo điều kiện và cách bố trí hệ thống dẫn khí, điểm

0 có thể khác nhau Mặt khác trạng thái không khí của điểm 0 phụ thuộc rất lớn vào điều kiện khí hậu, thời tiết Khi tính toán từng bộ phận của lò sấy, việc lựa chọn các thông số của không khí cụ thể có khác nhau, ví dụ khi tính toán thiết bị tăng nhiệt thì tính theo điều kiện mùa đông (tức là tính với điều kiện chi phí nhiệt và qua đó chi phí nhiên liệu lớn nhất), còn khi tính toán lượng hơi nước và nhiên liệu dùng để sấy thì lại tính theo điều kiện bình quân năm Khi tính toán thiết bị thông gió thì tính theo điều kiện làm việc khó khăn nhất trong mùa hè Với phương pháp tính toán như vậy sẽ đảm bảo cho việc

lựa chọn thiết bị được chính xác, đảm bảo cho lò sấy và phân xưởng sấy hoạt động được bình thường trong suốt cả năm

Xuất phát từ yêu cầu như vậy, ta sẽ tìm hiểu các thông số của không khí

ở điểm 0:

- Nhiệt độ tính toán thấp nhất của không khí ở mặt ngoài tường lò sấy

Tmin tính toán = 0,04 ttb.tháng + 0,6 tmin tuyệt đối- (2.10)

- Độ ẩm của không khí tính toán (ttoán) lấy giá trị bình quân các tháng mùa đông

- Độ ẩm bình quân cả năm (tb năm)

- Độ ẩm và nhiệt độ dùng để tính toán hệ thống thông gió lấy theo giá trị của tháng nóng nhất trong mùa hè

- Trạng thái của không khí ở gian điều khiển phải bảo đảm yêu cầu vệ sinh (bảo hiểm lao động) Do vậy, ở những nơi đó cần duy trì trạng thái của không khí;  70% và nhiệt độ t = 20  25oC, tùy điều kiện khí hậu từng nơi

sẽ bố trí các trang bị như quạt gió, lò sưởi để đảm bảo điều kiện trên

Điểm 1: được xác định bởi các thông số của chế độ sấy lựa chọn để tính toán thiết kế như ở phần trước đã đề cập đến

Điểm 2: để xác định được điểm 2 phải biết được tối thiếu 1 thông số của trạng thái không khí ở điểm 2, thông thường ta phải biết nhiệt độ của không khí đi ra khỏi đống gỗ (t2) hoặc chênh lệch nhiệt độ đống gỗ:

Giá trị t theo kinh nghiệm thiết kế của N.X Xeliugin thì nên lấy những giá trị sau đây:

Tuy vậy, độ ẩm tương đối của không khí 2 (q2) dùng để tính toán không được lớn quá 90 – 95%

Dựa vào các thông số của các điểm nói trên, ta thiết lập được quá trình sấy lý thuyết và dựa vào quá trình sấy lý thuyết có thể tìm được các thông số

chủ yếu của không khí thừa khi ra khỏi đống gỗ (t2, 2, d2), sau đó căn cứ vào các công thức sau đây để xác định lượng không khí tuần hoàn

Lượng không khí tuần hoàn bình quân 1kg nước bay hơi

Thể tích không khí tuần hoàn mỗi giờ trong lò sấy

Trong đó:

V: thể tích riêng của không khí

Khi đã biết được Vth, ta có thể tính toán khối lượng không khí tuần hoàn bình quân mỗi giờ trong lò sấy theo công thức

2.3.4.4 Tính toán tốc độ tuần hoàn của môi trường sấy

Tốc độ chuyển động của mỗi trường sấy trong đống gỗ:

Trong đó:

f: diện tích tiết diện thông khí của đống gỗ (m2)

2.3.4.5 Xác định lượng nhiệt tổn thất qua vỏ lò và nhiệt lượng tiêu hao để làm nóng gỗ

Lượng nhiệt tổn thất qua vỏ lò sấy qui về 1 kg nước bay hơi xác định theo công thức

Trong đó:

Co – hệ số dự trữ cdo điều kiện làm việc của lò sấy ở nhiệt độ cao, chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong lò sấy với bên ngoài càng lớn sẽ làm tăng mất mát nhiệt và lấy bằng 2

Trong đó:

F1 và k1 – diện tích và hệ số truyền nhiệt của từng bộ phận vỏ lò sấy như tường, cửa, trần

tlò – nhiệt độ trung bình của không khí trong lò = ,oC

to – nhiệt độ của không khí ở bên ngoài vỏ lò sấy, oC

Để thuận tiện trong tính toán ta nên lập bảng tính toán nhiệt lượng mất mát qua vỏ lò sấy theo biểu mẫu dưới đây

Hệ số truyền nhiệt của trần lò phải hạn chế trong phạm vi nhất định sao cho khi sấy không có hiện tượng nước ngưng tụ trên trần lò sấy, giá trị của nó được xác định theo công thức sau:

(2.19)

Trong đó:

- hệ số tỏa nhiệt của không khí bên trong lò sấy, lấy bằng 7.8

Ts – nhiệt độ điểm sương, căn cứ vào cấp chế độ sấy tính toán và dựa vào biểu đồ in để xác định

Căn cứ vào giá trị khăn mà quyết định kích thước cấu kiện xây dựng trần

lò, đặc biệt là cấu kiện cách nhiệt, theo kinh nghiệm thiết kế, bề dày của lớp cách nhiệt cần lò có thể tính theo công thức:

Theo kinh nghiệm thiết kế lò sấy, hệ số truyền nhiệt của trần lò nên

(2.22) Trong đó:

Elò – dung tích của lò sấy, m3

Eđg – dung tích của đống gỗ, m3; Eđg = Vđg v

kh lò – thời gian làm nóng (khởi lò), ngày

Mkhlò – số lượng đống gỗ đưa vào lò cùng một lúc thường bằng 1/5 số lượng đống gỗ trong cả lò, số lượng đống gỗ tính tròn, không lấy lẻ

Lượng nhiệt tiêu hao để làm nóng gỗ qui về 1kg nước bay hơi theo công thức:

vì thế ở đây cũng cần tìm hiểu thêm về vấn đề này

Khi qua thiết bị tăng nhiệt, đáng lẽ ra theo lý thuyết thì không khí sẽ được làm nóng lên đến trạng thái 1, nhưng do trong quá trình từ thiết bị tăng nhiệt đến đống gỗ, không khí nóng tiếp xúc với tường lò sấy ở đoạn ấy nên bị tổn thất một lượng nhiệt là  I1, muốn bảo đảm cho trạng thái của không khí trước khi vào đống gỗ có trạng thái đúng với chế độ sấy ta phải làm nóng không khí lên đến trạng thái 4 để không khí khi bắt đầu đi vào đống gỗ có trạng thái điểm 1 đúng theo yêu cầu của chế độ sấy

Mặt khác, khi không khí đi ra khỏi đống gỗ có trạng thái 2’ (theo lý thuyết) nhưng cũng do tổn thất nhiệt trong đoạn từ đống gỗ đến bộ phận hỗn hợp không khí thừa và không khí mới nên trạng thái thực tế của không khí thừa 2 sẽ thấp hơn trạng thái lý thuyết 2’ một giá trị  I2

Tính toán các giá trị tổn thất nhiệt I2 và I2 theo các công thức sau:

(2.24)

(2.25) Trong đó:

– Tổng số nhiệt lượng tổn thất qua vỏ lò sấy trên đường từ thiết bị tăng nhiệt đến đống gỗ

– Tổng số nhiệt lượng tổn thất qua vỏ lò sấy trên đường từ đống gỗ đến nơi hỗn hợp khí (kcal)

gth – lượng không khí tuần hoàn [kg/h]

Mt.toán – lượng nước bay hơi bình quân giờ tính toán [kg/g]

tM – nhiệt độ của nguyên liệu sấy, lấy bằng nhiệt độ của nhiệt kế ướt của cấp chế độ sấy tính toán Từ điểm 1 và điểm 2, theo đường d = const lấy lên và lấy xuống 1 đoạn I1 và I2 ta sẽ có dược điểm 4 và điểm 2 Giao điểm giữa đường 0 – 2 và đường 4 -1 là điểm 3

Nếu điểm 3 của quá trình sấy thực tế nằm dưới đường cong  = 100% thì giao điểm giữa đường d1 = const và  = 100% mới là điểm trạng thái thực tế của bạn hợp khí 3

Khi vẽ quá trình sấy thực tế trên biểu đồ Id nói chung ta cần chú ý đến vị trí thực tế của điểm 2 Độ ẩm của không khí thừa (2) ra khỏi đống gỗ cuối cùng nên lấy trong phạm vi từ 85 – 98% Khi vẽ nếu thấy vị trí của điểm 2 nằm thấp hơn đường  = 100%, thì ta phải tìm cách tăng lượng không khí mới và thay đổi lại tính toán ở phần trước để đáp ứng được yêu cầu trên

Lượng không khí mới và không khí thừa được quyết định bởi lượng nước hay hơi của lò sấy và tính toán bằng công thức sau:

Đối với lò sấy làm việc theo sơ đồ (hình 11.1)

(2.26)

2.3.4.7 Xác định lượng nhiệt tiêu hao để làm bay hơi nước và tính toán lựa chọn thiết bị tăng nhiệt

Lượng nhiệt tiêu hao khi sấy gỗ bao gồm 3 loại chủ yếu sau đây:

- Nhiệt lượng tổn thất qua vỏ lò sấy

- Nhiệt lượng tiêu hao để làm nóng gỗ

-Nhiệt lượng tiêu hao để làm bay hơi nước trong gỗ ra

Hai phần nhiệt đầu ta đã đề cập ở phần trên, ở đây ta sẽ tìm hiểu cách xác định thành phần nhiệt thứ ba

Nhiệt lượng tiêu hao để làm bay hơi phụ thuộc vào trạng thái của không khí mới và không khí thừa và được xác định bởi các công thức sau:

- Đối với lò sấy hơi nước

(2.27)

- Đối với lò sấy hơi quá nhiệt

Trong đó:

ro – nhiệt hóa hơi của nước ở oC và p = 760mmHg, ro = 540kcal/kg

Co – tỷ nhiệt của hơi quá nhiệt

Tính toán thiết bị tăng nhiệt của lò sấy chủ yếu là xác định diện tích tăng nhiệt Để tiến hành tính toán diện tích tăng nhiệt, trước tiên ta phải xác định được nhiệt lượng tỏa ra của thiết bị tăng nhiệt, tức là nhiệt lượng cần thiết mà khả năng thiết bị tăng nhiệt có thể đảm bảo cung cấp được, và sau đó (hoặc đồng thời) chọn kiểu thiết bị tăng nhiệt

Khả năng tỏa nhiệt của thiết bị tăng nhiệt, hay cũng có thể nói cách khác

là công suất nhiệt của thiết bị tăng nhiệt bằng nhiệt lượng tiêu hao bình quân giờ lớn nhất của lò sấy, tức là ở thời điểm tiêu thụ nhiệt lớn nhất và được xácđịnh bằng cách sau đây:

Quá trình sấy gồm các giai đoạn: giai đoạn khởi lò hay giai đoạn tăng nhiệt hay còn gọi là giai đoạn làm nóng, giai đoạn sấy và các giai đoạn xử lý nhiệt ẩm

Tính toán lượng nhiệt để lựa chọn thiết bị tăng nhiệt, người ta tính toán theo giai đoạnu sấy, tức là lấy nhiệt lượng tiêu hao bình quân giờ trong giai đoạn sấy để làm cơ sở tính toán công suất nhiệt của thiết bị tăng nhiệt vì ở giai đoạn này tuy lượng nhiệt tiêu hao bình quân ít hơn trong giai đoạn khởi

lò, nhưng nếu tính riêng nhiệt lượng do thiết bị tăng nhiệt cung cấp không thôi – điều mà ta muốn biết để tính toán thiết bị nhiệt – thì người lại trong giai đoạn sấy lại lớn hơn trong giai đoạn tăng nhiệt

Trong giai đoạn tăng nhiệt, nguồn cung cấp nhiệt ẩm chủ yếu không phải

là do thiết bị tăng nhiệt, mà là do hệ thống phun ẩm, và việc xả trực tiếp hơi nước nóng trực tiếp vào lò sấy quyết định

Công suất nhiệt của thiết bị tăng nhiệt tính toán theo công thức sau (tính bằng kcal/h)

- Đối với lò sấy kiểu chu kỳ

Trong đó:

k – hệ số truyền nhiệt của thiết bị tăng nhiệt

tn và tkk – nhiệt độ của hơi nước nóng và nhiệt độ của không khí)oC

C3 – hệ số dự trữ, lấy từ 1,15  1,3, phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của thiết bị tăng nhiệt như bẩn, han gỉ

Q1m2 400kcal/m2

2.3.4.8 Nhiệt lượng sấy tiêu hao và lương hơi nước tiêu hao

Xác định lượng nhiệt tiêu hao và lượng hơi nước tiêu hao cho 1 lò sấy hoặc cho cả phân xưởng sấy nên chia ra làm 2 loại: nhiệt lượng và lượng hơi nước tiêu hao lớn nhất (tính theo điều kiện mùa đông) và nhiệt lượng và lượng hơi nước tiêu hao bình quân năm (tính theo điều kiện bình quân năm) Chỉ tiêu đầu là để tính toán thiết bị tăng nhiệt, chỉ tiêu sau dùng để tính toán kinh tế và xác định giá thành sấy gỗ

Nhiệt lượng tiêu hao bình quân 1 kg nước hay hơi tính cho cả quá trình sấy:

Df.xưởng = mkh.lò x Dkh.lò giờ + msấy x Dsấy giờ (2.36)

Trong đó:

mkh.lò – số lượng lò sấy đồng thời ở trong giai đoạn khởi lò

msấy – số lò sấy đồng thời ở trong giai đoạn sấy

- Chi phí hơi bình quân năm để sấy toàn bộ sản lượng năm theo nhiệm

vụ thiết kế, xác định theo công thức:

Trong đó

 - sản lượng gỗ sấy thực tế, m3/năm

Ck.dài – Hệ số tính đến chi phí hơi do kéo dài thời gian sấy, phụ thuộc vào sản lượng của từng loại gỗ thực tế, phụ thuộc vào tỷ lệ giữa thời gian sấy thực

tế so với thời gian sấy nguyên liệu tính toán

2.3.4.9 Xác định đường kính ống dẫn hơi nước và ống dẫn nước ngưng tụ

Việc tính toán đường kính ống dẫn hơi nước và nước ngưng tụ chính được tiến hành sau khi vẽ xong bản vẽ lấp ráp thiết bị tăng nhiệt của mỗi nhóm lò sấy tính toán hoặc cả phân xưởng sấy

Đường kính ống dẫn hơi nước chính của cả dãy (phân xưởng) sấy xác định theo công thức:

Trong đó:

- trọng lượng riêng và tốc độ của hơi nước, tính bằng kg/m3, tính bằng 30mls

Đường kính ống dẫn hơi đến từng lò sấy

a Đường kính ống dẫn hơi nối với ống phun hơi

b Đường kính ống dẫn hơi nối với thiết bị tăng nhiệt

- Đường kính ống dẫn hơi nước cung cấp cho 1 đoạn thiết bị tăng nhiệt

Trong đó: Kđ – Số lượng đoạn tăng nhiệt

- Đường kính ống dẫn hơi nước cung cấp cho 1 nhóm thiết bị tăng nhiệt

Trong đó: Kc – số lượng nhóm tăng nhiệt

c Đường kính ống dẫn nước ngung tụ của 1 nhóm thiết bị tăng nhiệt

Trong: 960 – trọng lượng riêng của nước nóng

- Tốc độ chảy của nước trong ống, có thể lấy 0,51

- Đường kính ống dẫn nước ngưng tụ của cả lò sấy để thải nước ngưng tụ

- Đường kính ống dẫn nước ngưng tụ chính của cả phân xưởng sấy

2.4 Tính toán khí động lực lò sấy

Nhiệm vụ chủ yếu của việc tính toán khí động lực của lò sấy tuần hoàn cưỡng bức là: chọn kiểu và kích thước quạt gió, xác định số vòng quay và công suất cần thiết của quạt, xác định kích thước chủ yếu của hệ thống dẫn khí cũng như số lượng và kích thước lỗ phun (đối với lò sấy phun khí)

2.4.1 Xác định lực cản của dòng không khí trong lò sấy

Áp suất cần thiết để khắc phục lực cản của dòng không khí (H) tuần hoàn toàn trong lò sấy được xác định theo công thức:

l – chiều dài của ống dẫn, m

F – tiết diện ngang của ống dẫn, m2

 - hệ số cản cục bộ

Khi tính toán lực cản của dòng không khí trong lò sấy ta phải vẽ sơ đồ chuyển động (tuần hoàn) của dòng không khí trong lò sấy và cố đánh dấu phân chia các đoạn

Những đoạn chủ yếu trên sơ đồ tuần hoàn của dòng không khí trong lò sấy:

- Thiết bị tăng nhiệt