Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Ảnh hưởng của chênh lệch độ ẩm trong gỗ xẻ keo tai tượng (Acacia mangium Willd.) đến khuyết tật khi sấy, ứng dụng cho lò sấy năng lượng mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM

---------    ---------

HÀ TIẾN MẠNH

ẢNH HƯỞNG CỦA CHÊNH LỆCH ĐỘ ẨM TRONG GỖ XẺ KEO

TAI TƯỢNG (Acacia mangium Willd.) ĐẾN KHUYẾT TẬT KHI SẤY,

ỨNG DỤNG CHO LÒ SẤY NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI – 2023

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM

---------    ---------

HÀ TIẾN MẠNH

ẢNH HƯỞNG CỦA CHÊNH LỆCH ĐỘ ẨM TRONG GỖ XẺ KEO

TAI TƯỢNG (Acacia mangium Willd.) ĐẾN KHUYẾT TẬT KHI SẤY,

ỨNG DỤNG CHO LÒ SẤY NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Ngành đào tạo: Kỹ thuật chế biến lâm sản

Mã ngành: 9 54 90 01

Người hướng dẫn khoa

1. GS. TS. Phạm Văn

học:

Chương

2. TS. Bùi Duy Ngọc

HÀ NỘI – 2023

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của tôi.

Nội dung của luận án có sử dụng một phần kết quả của đề tài nghiên cứu khoa học

công nghệ….., nghiên cứu sinh là cộng tác viên chính thực hiện nội dung nghiên cứu sấy gỗ

Keo tai tượng bằng năng lượng mặt trời. Các thông tin, số liệu và kết quả nghiên cứu này đã

được đơn vị chủ trì, chủ nhiệm đề tài và các thành viên chính tham gia thực hiện đề tài đồng

ý cho phép sử dụng trong luận án.

Các số liệu và kết quả nghiên cứu trình bày trong luận án là trung thực và chưa được

tác giả khác công bố trong bất kỳ công trình nào, ngoại trừ báo cáo tổng kết đề tài và các bài

Hà Nội, ngày tháng năm

2023

tạp chí chuyên ngành do nghiên cứu sinh là tác giả chính.

Nghiên cứu sinh

Hà Tiến Mạnh

LỜI CẢM ƠN

Luận án này được hoàn thành theo chương trình đào tạo tiến sĩ khóa 29 năm 2017

của Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. Trong quá trình thực hiện, tác giả đã nhận được

rất nhiều sự tạo điều kiện, hướng dẫn và giúp đỡ của quý cơ quan, quý thầy cô, đồng nghiệp

cũng như gia đình và bạn bè.

Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và sự kính trọng đến GS. TS. Phạm

Văn Chương và TS. Bùi Duy Ngọc là những người hướng dẫn khoa học đã dành nhiều thời

gian, công sức và tận tâm giúp đỡ để luận án được hoàn thành; TS. Adam Lloyd Redman là

người trực tiếp hướng dẫn thực hiện các thí nghiệm tại DAF - Queensland, Úc để thu thập

số liệu và công bố các bài báo.

Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các chuyên gia, các đồng nghiệp, các

cán bộ, nguyên cán bộ của Viện Nghiên cứu Công nghiệp rừng đã luôn đồng hành, giúp đỡ

suốt quá trình thực hiện các nghiên cứu và sẵn sàng chia sẻ, góp ý chuyên môn để luận án

có được hàm lượng khoa học cao. Trong đó, TS. Nguyễn Đức Thành là người trực tiếp thực

hiện các thí nghiệm chụp ảnh cấu tạo hiển vi gỗ Keo tai tượng tại Đại học Kyoto, Nhật Bản.

Tác giả cũng đã nhận được sự hỗ trợ và quan tâm kịp thời trong suốt quá trình học

tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án từ Ban Giám đốc Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt

Nam, Ban Lãnh đạo và chuyên viên của Viện Nghiên cứu Công nghiệp rừng, lãnh đạo và

chuyên viên của Ban Khoa học, Đào tạo và Hợp tác quốc tế, lãnh đạo và các cán bộ nhân

viên của Trung tâm Chuyển giao công nghệ Công nghiệp rừng. Tác giả cũng được hỗ trợ về

kinh phí của Quỹ học bổng Crawford Fund cho các hoạt động tập huấn, đào tạo và thí

nghiệm tại DAF - Queensland, Úc. Nhân dịp này, tác giả xin được trân trọng gửi lời cảm ơn

đến các cơ quan, tổ chức và đơn vị.

Cuối cùng là sự tri ân tình cảm đến tất cả những người thân trong gia đình và bạn bè

đã chia sẻ khó khăn, động viên tinh thần để tác giả hoàn thành luận án.

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT

Giải thích

Viết tắt/ký hiệu ALU-

Hệ thống thiết bị đo hệ số thấm

CHA

ANOV

Phân tích phương sai

Hội Giải phẫu gỗ quốc tế

IAWA

Mức chênh lệch độ ẩm/dốc ẩm

gradient

NLMT

Năng lượng mặt trời

Optical microscope - Kính hiển vi quang học

PVC-

Một hệ thống đo hệ số khuếch tán

CHA

SEM

Scanning electron microscope - Kính hiển vi điện tử quét

W

Khoảng trễ giữa hai đồ thị hút và nhả ẩm

X

Chênh lệch độ ẩm giữa 2 bề mặt của mẫu khuếch tán

Diện tích mặt cắt ngang mẫu khuếch tán

Diện tích ảnh tế bào sợi gỗ hoặc mạch gỗ thứ i

Diện tích lỗ rỗng ruột tế bào sợi gỗ hoặc mạch gỗ thứ j

Mức độ cong vênh

Hệ số khuếch tán

Dfl

Đường kính ruột tế bào sợi gỗ

Kích thước ban đầu theo hướng xuyên tâm/tiếp tuyến

mẫu co rút

Kích thước lúc đo theo hướng xuyên tâm/tiếp tuyến mẫu

co rút

Sai số thời gian sấy giữa dự đoán của mô hình và thực

Edt

nghiệm

EMC

Độ ẩm thăng bằng

FSP

Điểm bão hòa thớ gỗ

Tỷ trọng ở độ ẩm cuối cùng mẫu khuếch tán

Hệ số thấm

Chiều dọc thớ/Kích thước theo chiều dọc thớ/chiều dài

Khối lượng của hơi ẩm khuếch tán qua mẫu

Khối lượng kẹp giữ mẫu co rút

Độ ẩm gỗ

Giải thích

Viết tắt/ký hiệu MCa

Độ ẩm trung bình đống gỗ sấy

Độ ẩm trung bình ban đầu của thanh mẫu

MCai

Độ ẩm trung bình tại các thời điểm đo của thanh mẫu

MCat

Độ ẩm các vị trí theo chiều dày thanh mẫu

MCg

Độ ẩm của mẫu tại các thời điểm đo

MCt

Khối lượng mẫu khô kiệt

Khối lượng kẹp giữ mẫu còn tươi

Khối lượng ban đầu thanh mẫu sấy

Modulus of elasticity - Mô đun đàn hồi uốn tĩnh

MOE

Modulus of rupture - Độ bền uốn tĩnh

MOR

Khối lượng thanh mẫu sấy tại các thời điểm đo

Số điểm dữ liệu rời rạc

Mức độ nứt đầu của thanh gỗ thứ i

NDi

Tổng mức độ nứt vỡ của thanh gỗ thứ i

Mức độ nứt mặt của thanh gỗ thứ i

NMi

Giá trị xác suất (giá trị p)

Chiều xuyên tâm/Kích thước theo chiều xuyên tâm

Hệ số tương quan của hai kết quả đo

Relative humidity - Độ ẩm môi trường sấy

Root Mean Square Error - Sai số toàn phương trung bình

RMS

gốc

Standard deviation - Độ lệch chuẩn

Độ co rút của mẫu tại các thời điểm đo

Nhiệt độ môi trường sấy/Chiều tiếp tuyến/Kích thước theo

chiều tiếp tuyến/chiều dày mẫu

Thời gian

Thời gian sấy thực nghiệm

Độ dày vách tế bào sợi gỗ

Tfw

Nhiệt độ khô môi trường sấy

Thời gian sấy dự đoán của mô hình

Giải thích

Viết tắt/ký hiệu

Nhiệt độ ướt môi trường sấy

Tư

Dốc sấy

Thể tích mẫu khi đạt độ ẩm bão hòa

Chiều rộng mẫu

Độ ẩm cuối cùng của mẫu khuếch tán

Độ ẩm mặt dưới của mẫu khuếch tán

Độ ẩm mặt trên của mẫu khuếch tán

Giá trị MC và nhiệt độ sấy của mẻ sấy thực nghiệm ở thời

điểm t

Giá trị đầu ra (MC và nhiệt độ sấy) của mô hình ở thời

ŷt

điểm t

Mức ý nghĩa giả thuyết thống kê

ΔT

Chênh lệch nhiệt độ khô - ướt môi trường sấy

Khối lượng riêng cơ bản

ρb

Khối lượng riêng của nước

ρw

Độ rỗng ruột tế bào sợi gỗ hoặc mạch gỗ

Đường kính

Độ rỗng ruột tế bào sợi gỗ

φf

Tổng độ rỗng

φt

Độ rỗng ruột tế bào mạch gỗ

φv

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

PHẦN MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết

Ở Việt Nam, diện tích rừng trồng đang tăng nhanh chóng trong hơn 30 năm qua và cây

Keo tai tượng (Acacia mangium Willd.) đã trở thành cây trồng chủ lực để cung cấp gỗ cho

ngành chế biến hiện nay. Sấy gỗ là khâu bắt buộc trong quy trình sản xuất và quyết định chất

lượng sản phẩm. Tuy nhiên, sấy gỗ cũng cản trở đến năng suất và lợi nhuận do nhân công,

nhiên liệu và gỗ sấy bị khuyết tật, đặc biệt là những loài cây rừng trồng mọc nhanh như Keo

tai tượng là vấn đề cần được giải quyết khắc phục.

Sấy gỗ là tổng hợp các quá trình vận chuyển xảy ra bên trong và bề mặt gỗ, bao gồm

vận chuyển ẩm, bay hơi bề mặt, vận chuyển nhiệt và trao đổi nhiệt. Vận chuyển ẩm chịu tác

động bởi 3 quá trình còn lại, ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian và chất lượng gỗ sấy nên được

luận án tập trung nghiên cứu. Động lực để vận chuyển ẩm (nước và hơi nước) từ trong gỗ ra

bề mặt là mức chênh lệch độ ẩm, đặc trưng bằng dốc ẩm (moisture content gradient). Mức

chênh lệch độ ẩm cũng dẫn đến sự co rút không đều, sản sinh nội ứng suất, gây nứt vỡ và biến

dạng gỗ sấy. Điều tiết mức chênh lệch độ ẩm giúp quá trình sấy đạt hiệu quả cao, gỗ khô

nhanh và ít khuyết tật. Xác định mức chênh lệch độ ẩm từ tâm ra bề mặt gỗ trong suốt quá

trình sấy và ảnh hưởng tới sự phát triển khuyết tật có ý nghĩa khoa học và thực tiễn giúp lựa

chọn các chế độ sấy phù hợp.

Sự di chuyển ẩm trong gỗ rất phức tạp thông qua các kênh mao quản chính được kết

nối bằng các lỗ nhỏ hơn được gọi là quá trình chuyển khối (mass transfer). Chuyển khối đặc

trưng bởi khả năng thấm và khuếch tán phụ thuộc vào cấu tạo gỗ. Môi trường sấy tác động

đến tốc độ bay hơi bề mặt và quá trình chuyển khối bên trong gỗ cần được xác định. Các đặc

tính khác bao gồm khối lượng riêng, co rút, điểm bão hòa thớ gỗ (FSP) và độ rỗng trong gỗ

cũng được đo đếm để hiểu rõ các hiện tượng xảy ra với gỗ sấy và cung cấp dữ liệu đầu vào

cho mô hình toán học mô phỏng quá trình sấy.

Mô hình toán học là công cụ mạnh mẽ, sử dụng ngôn ngữ toán học để hiểu cơ chế của

quá trình sấy gỗ và tối ưu hóa chế độ sấy sao cho thời gian sấy và khuyết tật là tối thiểu. Đây

là phương pháp tiến bộ, hiệu quả hơn phương pháp truyền thống thường được thực hiện bởi

nhiều mẻ sấy thí nghiệm lặp lại với thời gian và chi phí lớn. Mô hình của luận án được xây

dựng trên cơ sở kế thừa các thuật toán đã được lập trình trên phần mềm Matlab bởi Redman.

Các thuật toán trong mô hình của tác giả này phù hợp với thông số trong lò sấy thông thường

(sấy quy chuẩn) hoặc lò sấy chân không nên mô hình toán học trong luận án được thực hiện ở

lò sấy quy chuẩn. Mặc dù chưa ứng dụng được cho lò sấy năng lượng mặt trời (NLMT)

nhưng việc sử dụng mô hình toán học để tối ưu hoá chế độ sấy đã đưa ra cách tiếp cận mới

trong nghiên cứu về sấy.

Xác định mức chênh lệch độ ẩm và sự tương quan tới khuyết tật đã được thực hiện

trong lò sấy quy chuẩn và ứng dụng để đối chiếu với lò sấy NLMT. Sấy gỗ sử dụng NLMT

là hình thức sấy gián đoạn. Nhiệt được cung cấp nhiều cho lò sấy vào ban ngày, trời có đủ

nắng. Vào ban đêm hoặc những ngày không có nắng, nhiệt sẽ dần mất đi, giúp sự chênh

lệch ẩm trong gỗ cân bằng lại. Sấy gỗ bằng NLMT đang là hướng đi mới và ngày càng có

tính ứng dụng cao trong sản xuất công nghiệp.

Mong muốn tìm ra luận cứ khoa học về mối tương quan giữa mức chênh lệch độ ẩm

và khuyết tật xảy ra trong gỗ suốt quá trình sấy và ứng dụng cho trường hợp sấy gỗ cụ thể là

lý do mà luận án “Ảnh hưởng của chênh lệch độ ẩm trong gỗ xẻ Keo tai tượng (Acacia

mangium Willd.) đến khuyết tật khi sấy, ứng dụng cho lò sấy năng lượng mặt trời” cần

thiết được thực hiện nhằm bổ sung cơ sở khoa học để tiếp tục phát triển nghiên cứu về sấy

gỗ nói chung và sấy gỗ Keo tai tượng nói riêng.

2. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu lý luận: Xác định được mối quan hệ về bản chất giữa mức chênh lệch độ

ẩm trong gỗ xẻ Keo tai tượng đến khuyết tật khi sấy.

Mục tiêu thực tiễn: Đề xuất được quy trình sấy gỗ xẻ Keo tai tượng trong lò sấy năng

lượng mặt trời.

3. Đối tượng nghiên cứu

Gỗ Keo tai tượng 9 năm tuổi được khai thác tại thôn Thanh Cao, xã Ngọc Thanh,

thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc.

4. Phạm vi nghiên cứu

Tập trung nghiên cứu quá trình vận chuyển ẩm khi sấy gỗ, không nghiên cứu các quá

trình bay hơi bề mặt, vận chuyển nhiệt và trao đổi nhiệt. Xác định ảnh hưởng trực tiếp của

mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật suốt quá trình sấy, không xác định tương quan của

mức chênh lệch độ ẩm và nội ứng suất.

Mức chênh lệch độ ẩm được giới hạn là giữa các vị trí theo chiều dày tấm gỗ.

Sử dụng phương pháp cắt lát mẫu theo chiều dày tấm gỗ để xác định mức chênh lệch

độ ẩm trong gỗ sấy vì cho độ chính xác cao từ khi gỗ còn tươi. Nghiên cứu thăm dò cho

thấy hệ số tương quan về kết quả đo của phương pháp cắt lát so với phương pháp điện trở là

rất cao (R2 = 0,8795) khi xác định mức chênh lệch độ ẩm.

Theo bảng phân nhóm gỗ sấy của Hồ Xuân Các (1999) [3], gỗ Keo tai tượng thuộc

nhóm gỗ III, là nhóm gồm các loại gỗ có khối lượng riêng trung bình nhưng dễ xuất hiện

khuyết tật sấy. Chế độ sấy hai cấp cho nhóm này là dốc sấy 2,0 ở giai đoạn sấy đầu và dốc

sấy 2,4 ở giai đoạn sấy cuối. Tuy nhiên, để thấy rõ sự ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm

đến khuyết tật khi sấy, mẻ sấy cứng có dốc sấy U = 4,4 - 5,0 đã được thực hiện để so sánh

với mẻ sấy mềm có dốc sấy U = 2,0 - 2,5. Các thông số nhiệt độ, độ ẩm môi trường sấy

được tra bảng EMC.

Các yếu tố cố định là yếu tố thuộc về nguyên liệu như loài, tuổi, kích thước gỗ sấy;

yếu tố thuộc về công nghệ như thiết bị sấy và thiết bị kiểm tra; cách xếp đống gỗ; gỗ Keo tai

tượng được lấy tại cùng một địa điểm và có cùng một độ tuổi.

Kế thừa nền tảng lập trình của Redman cho mô hình TransPore hai chiều trên phần

mềm Matlab [78] để sửa đổi dữ liệu và chạy mô hình toán học mô phỏng quá trình sấy quy

chuẩn gỗ Keo tai tượng.

Nghiên cứu thực nghiệm lựa chọn chế độ sấy NLMT phù hợp cho gỗ Keo tai tượng

và ứng dụng tại quy mô sản xuất để đánh giá, hiệu chỉnh và xây dựng quy trình.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học: Góp phần tìm hiểu bản chất của quá trình vận chuyển ẩm và mức

chênh lệch độ ẩm ảnh hưởng đến khuyết tật suốt quá trình sấy gỗ Keo tai tượng.

Ý nghĩa thực tiễn: Sự ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật là cơ sở

để lựa chọn các chế độ sấy và xây dựng quy trình sấy cho gỗ Keo tai tượng trong lò sấy quy

chuẩn, ứng dụng cho lò sấy năng lượng mặt trời.

6. Những đóng góp mới

- Xác định được các đặc tính chuyển khối (thấm và khuếch tán) và các đặc tính khác

của gỗ Keo tai tượng (cấu tạo hiển vi và siêu hiển vi, khối lượng riêng cơ bản, độ rỗng, độ

co rút tế bào, FSP) giải thích cho mối quan hệ giữa mức chênh lệch độ ẩm và khuyết tật khi

sấy và xây dựng mô hình toán học mô phỏng quá trình sấy.

- Xác định được mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ suốt quá trình sấy bằng phương

pháp cắt lát và tìm ra mối quan hệ giữa mức chênh lệch độ ẩm này và khuyết tật là hướng

nghiên cứu mới và cơ bản về sấy gỗ.

- Đề xuất được quy trình sấy hợp lý cho gỗ Keo tai tượng bằng lò sấy NLMT và được

ứng dụng vào thực tiễn sản xuất.

7. Cấu trúc của luận án

Luận án có 142 trang, gồm 30 bảng và 78 hình, với kết cấu chính như sau:

Phần mở đầu (4 trang)

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu (28 trang)

Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu (27 trang)

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận (72 trang)

Kết luận, tồn tại và kiến nghị (3 trang)

Luận án có 109 tài liệu tham khảo, trong đó có 19 tài liệu tiếng Việt và 90 tài liệu

tiếng Anh.

ươ TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Ch ng 1

1.1.1. Chênh lệch độ ẩm và mối tương quan tới nội ứng suất trong gỗ sấy

1.1. Mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ khi sấy

Công ty Frank Controls Ltd. [42] định nghĩa dốc

ẩm (moisture gradient) là sự chênh lệch giữa độ ẩm bên trong và độ ẩm bề mặt tấm gỗ. Ở ví

dụ Hình 1.1, mức chênh lệch độ ẩm ở tâm và bề mặt tấm gỗ ngay sau sấy là rất lớn (16 %).

Hình 1.. Mô tả mối liên quan giữa chênh lệch ẩm đến chênh lệch ứng suất (McMillen, 1958) [54]

McMillen (1958) [54] cho rằng mức chênh lệch độ ẩm và nội ứng suất trong gỗ có

mối quan hệ chặt chẽ với nhau trong suốt quá trình sấy. Ông đã đưa ra phương pháp đo và

xây dựng biểu đồ ứng suất cũng như đường cong dốc ẩm của gỗ Sồi đỏ trong các thời điểm

sấy. Hình 1.2 cho thấy ở thời điểm 5 ngày, bề mặt gỗ nhanh chóng xuống dưới FSP (17 %)

và bắt đầu co rút, phía trong độ ẩm vẫn gần 90 % và chưa co rút. Kết quả là lớp bên ngoài

chịu ứng suất kéo lớn nhất, bên trong chịu ứng suất nén. Sau đó, từng lớp kế tiếp khô dần và

chuyển sang ứng suất kéo trong khi lớp trung tâm dần đạt ứng suất nén lớn nhất. Khi các lớp

bên trong đạt FSP (khoảng 30 %), ứng suất đảo chiều, bên ngoài chịu nén và bên trong chịu

kéo. Khi sự chênh lệch ứng suất vượt quá giới hạn cường độ chịu kéo, nén ngang thớ, gỗ sẽ

nứt vỡ và biến dạng.

Nội ứng suất được coi như hình dạng của mẫu ngay sau khi cắt lát. Mẫu được đánh

dấu và đo chiều dài (chiều rộng thanh gỗ sấy) trước khi cắt lát. Sau khi cắt, mỗi lát được đo

lại lập tức để nhận biết đang chịu ứng suất kéo hay nén (Hình 1.3).

Hình 1.. Đo nội ứng suất ở các vị trí khác nhau theo chiều dày (McMillen, 1958) [54]

Ở Việt nam, việc xác định chênh lệch ẩm trong gỗ sấy đã được thực hiện trong các

nghiên cứu cơ bản. Nguyễn Xuân Hiên (2006) [7] khi nghiên cứu giải pháp xử lý trước khi

sấy gỗ Bạch đàn trắng đã xác định được chênh lệch ẩm giữa bề mặt và tâm mẫu gỗ ở 12 chế

độ sấy mẫu thớt bằng ẩm kế điện trở để đo độ ẩm bề mặt và tâm mẫu gỗ. Đỗ Văn Bản

(2012) [1] khi nghiên cứu giảm nứt vỡ gỗ Bạch đàn trắng đã xác định chênh lệch ẩm giữa

bề mặt và tâm tấm gỗ sấy bằng ẩm kế đo điện trở. Trong các nghiên cứu này, nội ứng suất

trong suốt quá trình sấy chưa được xác định.

Những nghiên cứu gần đây trên thế giới đã sử dụng các thiết bị hiện đại để xác định

nội ứng suất thay đổi trong quá trình sấy. Haque (2002) [44] sử dụng cảm biến để đo sự thay

đổi kích thước mẫu theo vị trí để xác định nội ứng suất. Allegretti và Ferrari (2008) [21] đã

sử dụng cảm biến đưa vào 2 lỗ khoan ở bề mặt và trong lõi để xác định nội ứng suất.

Redman (2017) [77] đã phát triển mô hình sấy phân tích phần tử hữu hạn (FEA) để dự đoán

nội ứng suất ba chiều của gỗ sấy thông qua phần mềm Strand7. Ngoài ra, một số nghiên cứu

của Yuniarti (2015) [107], Phonetip (2018) [73] đã xác định ứng suất dư của tấm gỗ sau khi

sấy theo tiêu chuẩn AS/NZS 4787:2001 [25] để phân loại chất lượng gỗ sấy phục vụ cho

1.1.2. Phương pháp xác định mức chênh lệch độ ẩm

việc tối ưu hoá chế độ sấy.

Các nghiên cứu đo mức chênh lệch độ ẩm đều được ứng dụng và phát triển trên nền

tảng của các phương pháp đo độ ẩm. Phương pháp lâu đời để xác định dốc ẩm là sử dụng kỹ

thuật xẻ các lớp theo chiều dày và cân sấy có độ chính xác không cao vì bị thoát ẩm khi cưa

xẻ (McMillen, 1958) [54]. Kỹ thuật này được cải tiến bằng cắt lát trên mẫu được khoan ra từ

thanh gỗ [40] và sử dụng dao vi phẫu để cắt [105].

Phương pháp điện trở là phương pháp không phá huỷ mẫu, phù hợp và tương đối

chính xác ở dưới FSP. Forrer (1984) [41] đã phát triển hệ thống ẩm kế điện trở với các điện

cực được ghim trong gỗ và kết nối với bộ vi xử lý bên ngoài để đo điện trở và tính độ ẩm.

Hai năm sau, phương pháp này được phát triển để kết nối với máy tính [80]. Nhược điểm

lớn của phương pháp này là chỉ đo được độ ẩm dưới FSP.

Melin và đồng tác giả (2016) [56] đã so sánh 2 phương pháp điện trở và trao đổi ẩm

để xác định MC gradient. Phương pháp điện trở được thực hiện tương tự như các nghiên

cứu trước. Phương pháp trao đổi ẩm sử dụng các sensor đo RH đưa vào các lỗ khoan sẵn

trên tấm gỗ ở độ sâu khác nhau để tính toán độ ẩm gỗ. Nghiên cứu cho thấy kết quả đo MC

gradient thông qua 2 phương pháp tương đối đồng nhất.

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phóng xạ để xác định dốc ẩm được Cai (2007)

[31] thực hiện. Tác giả sử dụng chùm tia X để quét toàn bộ mẫu theo hướng chiều dày. Qua

mối tương quan của cường độ chùm tia với khối lượng riêng, MC gradient đã được tính

toán. So sánh với phương pháp cắt lát bằng dao vi phẫu, kết quả cho thấy 2 đường cong MC

gradient rất giống nhau. Phương pháp này hiện đại nhưng chi phí tốn kém là những hạn chế

khó có thể ứng dụng.

Phương pháp quang phổ điện trở kháng được xem như một phương pháp mới để đo

MC gradient không phá huỷ mẫu. Tiitta và đồng tác giả (2010) [100] đã phân tích quang

phổ dùng sóng điện từ tần số thấp để đánh giá các đặc tính gỗ và MC gradient. So sánh với

phương pháp điện trở, nghiên cứu cho số liệu đo tương tự. Nghiên cứu đã kết hợp việc đo

nứt mặt bằng cường độ phát tán âm thanh và xây dựng mối tương quan với diễn biến ẩm.

Tuy nhiên, nhóm tác giả khuyến cáo cả hai phương pháp đo MC gradient trong nghiên cứu

này chỉ nên áp dụng cho độ ẩm dưới FSP.

Như vậy, mức chênh lệch độ ẩm có mối quan hệ chặt chẽ với nội ứng suất và là

nguyên nhân gây khuyết tật khi sấy gỗ. Xác định nội ứng suất trong gỗ sấy trên thế giới đã

sử dụng thiết bị hiện đại nhưng số lượng các công trình không nhiều, phần lớn thường sử

dụng mối tương quan giữa nội ứng suất và chênh lệch độ ẩm để giải thích các hiện tượng

khuyết tật. Hạn chế về thiết bị đo nội ứng suất dẫn đến mối tương quan này chưa được thực

hiện ở Việt Nam.

Trên cơ sở đó, luận án lựa chọn vấn đề nghiên cứu thứ nhất là xác định mức chênh

lệch độ ẩm tại các vị trí theo chiều dày tấm gỗ và mối tương quan tới khuyết tật suốt quá

trình sấy. Do hạn chế về thiết bị, luận án lựa chọn cách tiếp cận nghiên cứu là sử dụng lý

thuyết về mối tương quan giữa nội ứng suất và mức chênh lệch độ ẩm để giải thích các hiện

tượng khuyết tật khi sấy. Các đặc điểm cấu tạo và đặc tính gỗ ảnh hưởng trực tiếp đến tốc

độ vận chuyển ẩm và sự chênh lệch vận chuyển ẩm giữa các chiều, từ đó ảnh hưởng đến

mức độ khuyết tật gỗ sấy cũng cần xác định.

Các phương pháp xác định độ ẩm cũng như mức chênh lệch độ ẩm nêu trên đều có

những ưu và nhược điểm riêng. Tuỳ vào mục tiêu cần đạt và điều kiện thí nghiệm, có thể lựa

chọn phương pháp phù hợp. Việc xác định chênh lệch ẩm gỗ sấy đã được thực hiện ở Việt

Nam trong một số luận án nhưng dùng máy đo điện trở có độ chính xác không cao ở khoảng

độ ẩm trên FSP. Để xác định chính xác nhất MC gradient từ khi gỗ còn tươi đến khi đạt độ

ẩm cuối cùng, Pang (1996) [62], Northway (2001) [60], McCurdy (2006) [53], Yuniarti

(2015) [107] và Phonetip (2018) [73] đã sử dụng phương pháp cắt lát mẫu để cân sấy bằng

các thiết bị cắt lát. Phương pháp này cũng phù hợp với điều kiện thí nghiệm tại Việt Nam

nên được lựa chọn để xác định mức chênh lệch độ ẩm của gỗ Keo tai tượng khi sấy trong

luận án.

1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khuyết tật gỗ sấy

Yếu tố về nguyên liệu:

- Đặc điểm cấu tạo và đặc tính gỗ có tác động trực tiếp đến quá trình vận chuyển ẩm

và tạo sự chênh lệch chuyển khối giữa các chiều nên là yếu tố ảnh hưởng khuyết tật khi sấy.

Vấn đề này được đề cập đến ở phần 1.3 và 1.4 dưới đây.

- Đặc tính vật lý, cơ học: khối lượng riêng của gỗ biến động theo lập địa, tuổi cây và

tại các vị trí trên cây; các tính chất cơ học như độ bền tách, nén ngang thớ nói lên khả năng

gỗ chống chịu ứng suất kéo, nén thay đổi suốt quá trình sấy.

- Loại ván xẻ (xuyên tâm, tiếp tuyến, bán xuyên tâm) có tác động rất lớn đến tốc độ

vận chuyển ẩm và chất lượng gỗ sấy. Ngoài ra, thời điểm khai thác, thời điểm xẻ và thời

gian hong phơi trước sấy cũng là yếu tố ảnh hưởng.

Yếu tố về công nghệ và thiết bị:

- Theo Nolan và đồng tác giả (2003) [59], nhiều khuyết tật làm giảm cấp chất lượng

gỗ sấy dưới đây có nguyên nhân do quá trình điều khiển các mẻ sấy.

+ Nứt là kết quả của ứng suất quá lớn do tốc độ sấy quá nhanh. Giải pháp là giảm tốc

độ sấy, đặc biệt ở giai đoạn sấy đầu thường xảy ra nứt mặt, nứt đầu; sơn bịt đầu ngay sau khi

cắt, ghim đầu và xếp thanh kê gần đầu; giảm nhiệt độ, tốc độ gió và tăng độ ẩm môi trường

bằng các thiết bị hiển thị và điều khiển. Các vết nứt có thể đóng lại khi độ ẩm gỗ cân bằng

nhưng có thể xuất hiện trở lại khi sử dụng.

+ Mo móp xuất hiện là do vách tế bào gỗ bị móp khi nước thoát khỏi ruột tế bào, dễ

xuất hiện khi sấy nhiệt độ cao và tốc độ nhanh ở giai đoạn đầu. Mo móp cũng là một nguyên

nhân của nứt ngầm ở giai đoạn sấy tiếp theo. Giảm tốc độ sấy và duy trì nhiệt độ sấy thấp là

giải pháp chủ yếu cho các hiện tượng này, ngoài ra có thể tăng cường bằng việc phun hơi

nước bão hòa khi gỗ đạt điểm FSP.

+ Ngoài việc là nguyên nhân của các vết nứt và mo móp, sấy quá nhanh ở giai đoạn

đầu cũng là lý do của hiện tượng chai cứng bề mặt. Giải pháp tương tự là giảm tốc độ sấy,

bắt đầu sấy với nhiệt độ sấy thấp, độ ẩm môi trường cao.

Ngoài ra, khuyết tật tự nhiên hoặc khuyết tật có trước khi sấy cũng là những yếu tố

ảnh hưởng đến chất lượng gỗ sấy. Tất cả các yếu tố liệt kê ở đây được giới hạn là cố định

trong nghiên cứu ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật và được sử dụng để

giải thích cho các hiện tượng xảy ra khi sấy.

1.3.1. Lý thuyết về quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ

1.3. Quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ khi sấy

Quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ luôn được các nhà khoa học quan tâm để hiểu rõ

hơn quá trình sấy. Stamm (1967) [94], Siau (1984) [91], Skaar (1988) [93], Walker (2006)

[104], Perré (2007) [68] đã tổng hợp và thống nhất về sự vận chuyển ẩm (nước và hơi nước)

trong gỗ.

Theo Skaar (1988) [93], ẩm trong gỗ

tồn tại ở ba dạng: nước tự do mao dẫn chủ yếu trong ruột tế bào và có thể có lượng nhỏ trong

vách tế bào; hơi nước trong ruột tế bào; và nước liên kết trong vách tế bào. Siau (1984) [91]

và Walker (2006) [104] đã rút gọn hơn: ẩm tồn tại ở hai dạng là ẩm/nước tự do trong ruột tế

bào và khoảng trống giữa các tế bào; và ẩm/nước liên kết trong vách tế bào.

Ẩm di chuyển rất phức tạp, thông qua hệ thống mao quản được nối thông bằng các lỗ

nhỏ hơn là lỗ thông ngang (Hình 1.4) và lỗ xuyên mạch. Đường ưu tiên để ẩm di chuyển tuỳ

thuộc vào dạng tồn tại (nước tự do, hơi nước, nước liên kết), động lực (chênh lệch áp suất,

chênh lệch nồng độ) và đa dạng cấu tạo gỗ [91], [94], [104].

Ẩm tự do di chuyển nhờ cơ chế thấm chủ yếu

trong ruột của các tế bào mạch gỗ lá rộng, tiếp đến là sợi gỗ, mô mềm và tia gỗ. Cấu tạo lỗ

thông ngang ảnh hưởng lớn đến khả năng vận chuyển ẩm. Cấu tạo này phụ thuộc vào loại

gỗ; gỗ dác, gỗ lõi; gỗ sớm, gỗ muộn; và gỗ khô hay tươi [104].

Gỗ dác thấm tốt hơn gỗ lõi, nhưng không có bằng chứng về giảm tính thấm của gỗ

sớm so với gỗ muộn vì không có sự phân biệt rõ ràng giữa nút (torus) và màng treo (margo)

trong màng lỗ thông ngang (Hình 1.5) - nguyên nhân chính của sự khác biệt thấm giữa gỗ

sớm và gỗ muộn của gỗ lá kim. Gỗ sớm của những loại gỗ mạch vòng thường thấm cao hơn

các loại gỗ mạch phân tán [91]. Các vi lỗ trong màng lỗ thông ngang của gỗ lá rộng cho

phép dòng nước di chuyển ngang giữa các tế bào, nhưng đồng thời cũng ngăn cản sử mở

rộng của các điểm ách tắc khí và hơi sang tế bào bên cạnh [104].

Mạch gỗ có thể bít cũng là yếu tố cản trở quá trình chuyển ẩm theo chiều dọc. Thể bít

là phần phát triển của mô mềm ăn sâu vào ruột tế bào mạch gỗ của một số loại gỗ. Những

loại gỗ không có cấu tạo thể bít nhưng cũng có thể hình thành chúng bằng cách tiết ra các

chất nhựa để chữa trị các vết thương [91], [94], [104]. Khác với lỗ thông ngang, lỗ xuyên

mạch không có màng, tức không bị đóng nên đây không phải là yếu tố ảnh hưởng lớn đến

quá trình chuyển ẩm [104].

Sự khác biệt về thấm theo chiều xuyên tâm và tiếp tuyến là không quá lớn vì mặc dù

tia gỗ chiếm số lượng lớn trong gỗ lá rộng nhưng không ảnh hưởng đến dòng chuyển ẩm

theo chiều xuyên tâm, trong khi lỗ thông ngang trên mặt cắt xuyên tâm của sợi gỗ mới ảnh

hưởng đến dòng chuyển ẩm theo chiều tiếp tuyến [91], [104].

Ngoài ra, sợi gỗ và mô mềm thường không có tính thấm hoặc thấm kém nên cấu tạo

của chúng không ảnh hưởng nhiều đến khả năng thấm [91].

Ẩm liên kết di chuyển nhờ cơ chế khuếch tán cũng thông qua các kênh như cơ chế

thấm nhưng vai trò là khác nhau. Các mao quản có bán kính nhỏ làm chậm quá trình khuếch

tán nhiều hơn so với quá trình thấm [104]. Sự có mặt của lỗ thông ngang và tình trạng đóng

của màng lỗ thông ngang không ảnh hưởng nhiều đến sự khuếch tán ẩm. Nếu không có sự

khuếch tán qua lỗ thông ngang, hệ số khuếch tán theo chiều ngang thớ chỉ giảm 10 % và

nếu lỗ thông ngang mở hoàn toàn thì hệ số khuếch tán cũng chỉ tăng 30 % [95]. Tỷ lệ lớn

hơn của hệ số khuếch tán dọc thớ so với ngang thớ từ 100 lần ở độ ẩm 5 % đến từ 2 đến 4

lần ở độ ẩm từ 25 % đến 30 % [91], [104].

Shmulsky và Jones (2019) [90] cũng cho rằng ẩm di chuyển trong quá trình sấy là sự

thấm của nước hoặc hơi nước và sự khuếch tán của các phân tử nước. Sự thấm của nước tự

do chịu tác động của chênh lệch áp suất và sự khuếch tán của nước liên kết trong vách và

hơi nước trong ruột tế bào chịu tác động của chênh lệch nồng độ [79], [90], [91]. Nước tự

do có lực giữ thấp hơn nước liên kết nên sẽ được di chuyển ra trước. Quá thấm là vượt trội

hơn quá trình khuếch tán khi độ ẩm ở trên FSP. Ở dưới điểm này, hoạt động khuếch tán ẩm

là vượt trội hơn [90].

Với những loại gỗ có tính thấm kém, tốc độ chuyển ẩm từ tâm ra bề mặt gỗ không

theo kịp tốc độ bay hơi bề mặt. Độ ẩm bề mặt gỗ nhanh chóng xuống dưới FSP, càng vào

sâu trong tâm thì độ ẩm càng cao tạo ra những đường cong parabol đặc trưng cho dốc ẩm

trong quá trình sấy gỗ lá rộng [104].

Những lý thuyết này cho thấy quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ sấy rất phức tạp,

dưới động lực thấm và khuếch tán, tuỳ thuộc vào từng giai trên hay dưới FSP. Tốc độ vận

chuyển ẩm phụ thuộc rất nhiều vào cấu tạo các thành phần của gỗ.

1.3.2. Đặc tính chuyển khối của gỗ và phương pháp xác định

Perré (2007) [68] cho rằng quá trình sấy gỗ có thể được xem xét trên hai phần. Phần

bên trong chủ yếu là quá trình chuyển ẩm từ trong ra bề mặt tấm gỗ (chuyền khối) và quá

trình chuyển nhiệt theo chiều ngược lại. Phần bên ngoài là quá trình trao đổi nhiệt và trao

đổi ẩm giữa bề mặt gỗ với môi trường sấy. Hiểu biết về quá trình chuyển khối cho phép các

nhà khoa học phát triển chế độ sấy với sự hỗ trợ của các mô hình [68]. Các nghiên cứu

trước đây [70], [79], [85] đã chỉ ra nhiều đặc tính gỗ cần cung cấp cho một mô hình mô

phỏng chính xác quá trình sấy, trong đó hệ số thấm (permeability) và hệ số khuếch tán ẩm

1.3.2.1.Hệ số thấm

(water-vapour diffusivity) cần được xác định.

Dòng chuyển khối được hiểu rõ hơn khi phân biệt được độ rỗng (porosity) và hệ số

thấm. Booker (1977) [29], Siau (1984) [91] và Walker (2006) [104] đều cho rằng độ rỗng

nói lên khoảng trống (rỗng) của vật liệu rắn, trong khi hệ số thấm nói lên mức độ dễ dàng để

ẩm có thể chuyển qua dưới sự chênh lệch áp suất. Điều kiện cần để thấm là chất rắn phải

xốp, nhưng không phải tất cả các vật liệu xốp đều có tính thấm. Sự thấm chỉ tồn tại nếu các

khoảng trống được kết nối với nhau. Gỗ là vật liệu xốp sẽ không có tính thấm nếu các tế bào

bị đóng kín, khi đó, ẩm chỉ có thể thoát ra nhờ làm vỡ vách tế bào. Gỗ cùng độ xốp có thể

khác nhau lớn về hệ số thấm.

Dòng chất lưu (fluid - có thể là chất lỏng hoặc khí) ở trạng thái ổn định (steady-state)

đi qua gỗ và vật liệu xốp được mô tả bằng định luật Darcy [90]. Hệ số thấm được tính bằng

tốc độ dòng chảy chia cho chênh lệch áp suất, nhưng có nhiều ngoại lệ khi áp dụng với gỗ

làm hệ số thấm biến động. Những giả thuyết của định luật Darcy khi áp dụng cho gỗ xuất

hiện những hạn chế như [90]: dòng chảy nhớt chỉ xuất hiện khi các lỗ mao quản nhỏ như lỗ

thông ngang đều mở; nếu chất lưu ở thể khí thì khả năng chịu nén không cao; gỗ là vật liệu

không đồng nhất (đặc biệt với gỗ lá rộng); nước chảy qua gỗ xuất hiện các lực liên kết

hydro trên vách tế bào; mẫu gỗ càng dài thì các hạn chế trên càng lớn là lý do cần đưa chiều

dài mẫu vào công thức của Darcy. Khi xem xét đến các vấn đề này, các công thức tính cho

hệ số thấm lỏng và khí của gỗ đã được các nhà khoa học điều chỉnh lại cho phù hợp [38],

[68], [79], [91].

Perré (2007) [68] cho rằng hệ số thấm có thể được đo bằng chất lỏng hoặc chất khí.

Mặc dù các phương pháp thử nhanh đã được thực hiện, nhưng phương pháp thử ở trạng thái

ổn định (steady-state) là đơn giản, phù hợp và chính xác hơn. Quá trình thực hiện cần lưu ý:

- Do sự chênh lệch giá trị thấm giữa các đối tượng là rất lớn, đặc biệt là gỗ, thiết bị

phải được thiết kế để đo được chính xác trong phạm vi rộng;

- Chắc chắn rằng tất cả lượng chất lưu đo được phải đi qua mẫu, không đi qua các

kênh vận chuyển khác.

- Khi chất lưu là chất lỏng, mẫu có

thể bị tắc nghẽn bởi giữ lại các hạt nhỏ hoặc hình thành các bong bóng khí. Chất lỏng cần

được xử lý lọc và khử khí trước khi thực nghiệm.

Thiết bị đầu tiên xác định hệ số thấm khí được Perré (1987) [65] sử dụng có phạm vi

đo rộng từ 10-11 m2 xuống 10-18 m2 (Hình 1.6). Dòng khí từ vật chứa này sang vật chứa kia qua

mẫu gỗ và được lưu lượng kế ghi lại. Tốc độ dòng chảy được xác định bằng chênh lệch áp

suất qua ống mao dẫn hiệu chuẩn.

Hệ thống sau này được Perré và Agoua (2002) [69] phát triển nhờ thiết bị đo lưu

lượng kế điện cơ hoặc ống mao dẫn hiệu chuẩn, đồng thời làm giảm áp lực qua mẫu. Hệ

thống này được hai tác giả và nhóm Công nghệ Nông nghiệp Pari (AgroParisTech) - Pháp

phát triển và đặt tên là ALU-CHA, được công bố bởi Rousset và đồng tác giả (2004) [82] và

được ứng dụng rộng rãi [20], [98], [99].

Ở Việt Nam, tìm hiểu các nghiên cứu về sấy gỗ cho thấy tác giả Hồ Thu Thủy (2005)

[19] đã ứng dụng nguyên lý của Perré (1987) [65] để chế tạo thiết bị đo hệ số thấm gỗ Chò

chỉ và Dầu gió trong nghiên cứu rút ngắn thời gian sấy.

Với sự phát triển của tự động hoá, hệ thống này đã được cải tiến thành máy đo có tên

gọi chung là porometer. Hệ số thấm được tính toán tự động và hiển thị kết quả ra một màn

hình máy tính. Một trong số đó là máy POROLUXTM1000.

1.3.2.2.

Hệ số khuếch tán

Ẩm khuếch tán dưới F từ nơi có nồng độ cao tới nơi có nồng độ thấp theo hai con

đường khác nhau: hơi nước khuếch tán trong ruột tế bào với lỗ thông ngang mở; nước liên

kết khuếch tán trong vách tế bào [68], [95].

Trong điều kiện độ ẩm môi trường thấp, sự khuếch tán hơi nước trong ruột tế bào là

rất quan trọng. Nếu các lỗ rỗng trong gỗ có đường kính nhỏ hơn giới hạn khuếch tán tự do

của nước (0,1 μm) thì quá trình khuếch tán hơi nước bị cản trở. Các nhà khoa học đã chứng

minh sự khuếch tán của các phân tử nước thông qua các lỗ nhỏ của màng lỗ thông ngang

nhỏ hơn từ 30 đến 40 lần sự khuếch tán tự do làm cho hệ số khuếch tán ngang thớ thấp hơn

nhiều lần hệ số khuếch tán dọc thớ [68], [95].

Sự khuếch tán nước liên kết trong vách tế bào có vai trò quan trọng trong sấy gỗ quy

chuẩn vì sự di chuyển ẩm chủ yếu theo phương ngang. Quá trình này bị cản trở vì các phân

tử nước gắn với vách tế bào bằng lực liên kết hydro và cần có một năng lượng đáng kể để

phá vỡ. Hệ số khuếch tán nước liên kết tỷ lệ thuận với nhiệt độ và độ ẩm gỗ [91], [95]. Điều

này cho thấy bản chất của việc tăng nhiệt độ sấy ở giai đoạn sấy tăng tốc dưới FSP là làm

tăng hệ số khuếch tán. Để tính toán hệ số khuếch tán và thời gian sấy, giá trị FSP cần được

xác định. Tuy nhiên, FSP cũng giảm rất mạnh khi nhiệt độ sấy tăng lên [91].

Siau (1984) [91] và Perré (2007) [68] cho rằng Fick là người đầu tiên (năm 1855)

nhận ra quá trình khuếch tán tương tự quá trình truyền nhiệt bằng sự chuyển động của phân

tử ngẫu nhiên nên ông đã định lượng nhờ mối quan hệ giữa lưu lượng và tốc độ của dòng

chảy phân tử, được gọi là định luật Fick I. Siau (1984) [91], Perré (2007) [68] và Redman

và đồng tác giả (2012) [79] đã cụ thể công thức của Fick I để tính hệ số khuếch tán ở trạng

thái ổn định. Định luật Fick I chỉ phù hợp trong trạng thái ổn định, tức là các điều kiện bên

ngoài mẫu như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất là hằng số để không ảnh hưởng đến chênh lệch nồng

độ phân tử nước. Nếu trong điều kiện không ổn định (unsteady-state) như khi sấy thì định

luật Fick II được áp dụng. Perré (2007) [68] đã tổng hợp hai phương pháp ổn định và không

ổn định như ở dưới đây.

Phương pháp ổn định sử

dụng cốc chứa nước cất hoặc dung dịch muối bão hoà tạo RH xác định (Hình 1.7). Mẫu gỗ

được gắn trên mặt cốc và đặt vào tủ khí hậu với nhiệt độ và RH cố định. Khối lượng cốc

thay đổi được vẽ thành đồ thị. Khi trạng thái ổn định được thiết lập, đồ thị thành đường

thẳng và hệ số khuếch tán được tính toán.

Phương pháp không ổn định bao gồm đặt mẫu mỏng trong tủ khí hậu dưới nhiệt độ

và RH cố định và cân hiển thị khối lượng mẫu thay đổi theo thời gian nhờ sự thay đổi độ ẩm

gỗ cho tới khi thăng bằng. Sự thay đổi này được vẽ thành đồ thị để xác định hệ số khuếch

tán.

Hai phương pháp đều có những ưu điểm và hạn chế riêng, điều chú ý là cần loại bỏ

sự khuếch tán không qua mẫu (khi mẫu lắp trên cốc không kín) và không để mẫu tiếp xúc

với môi trường bên ngoài khi cân ở pháp không ổn định.

Phương pháp ổn định thực hiện đơn giản và chính xác đã được nhiều nhà khoa học

trên thế giới lựa chọn. Perré và Agoua (2002) [69] cùng với nhóm AgroParisTech đã tạo ra

hệ thống đo hệ số khuếch tán và đặt tên là PVC-CHA [82].

Ở Việt Nam, Hồ Thu Thủy (2005) [19] đã xác định hệ số khuếch tán gỗ Chò chỉ, Dầu

gió theo phương pháp cốc khuếch tán ổn định. Tuy nhiên, các mẫu gỗ được nút trên cốc

chứa nước cất nên không tạo được kín khít giống như hệ thống PVC-CHA. Cốc mẫu được

đặt trong bình cách ẩm chứa muối và để trong lò sấy để khống chế nhiệt độ. Vì vậy, thiết bị

này còn nhiều hạn chế cần khắc phục.

1.4.1. Một số đặc điểm cấu tạo của gỗ ảnh hưởng đến quá trình sấy

1.4. Đặc tính của gỗ sử dụng cho mô hình chuyển khối

Perré (1996) [66], Perré và Passard (2004) [70],

Redman và đồng tác giả (2012) [79] và Salin (2010) [85] cho rằng một số lượng lớn các đặc

tính của gỗ cần được đo để hiểu các hiện tượng sấy và cung cấp dữ liệu cho mô hình sấy.

Trước khi tiếp cận đến việc điều chỉnh quá trình vận chuyển ẩm, cần hiểu được cấu tạo gỗ vì

nó liên quan đến chuyển ẩm bên trong cấu trúc tế bào. Các thông tin sau được tổng hợp từ

Butterfield và Meylan (1980) [30], Perré (2007) [68], Redman (2017) [77], Shmulsky và

Jones (2019) [90] và Siau (1984) [91].

Vách tế bào gồm nhiều lớp phân biệt bởi thành phần đại phân tử và góc (hướng) của

các vi sợi (Hình 1.8). Chúng được chia thành lớp sơ cấp (P) và lớp thứ cấp (S); lớp thứ cấp

có 3 lớp S1, S2 và S3. Nằm giữa các vách tế bào cạnh nhau là màng giữa (ML - middle

lamella) [90].

Thành phần tạo nên lớp sơ cấp và thứ cấp là các microfibril (vi sợi hay

mixencellulose) có định hướng ngẫu nhiên. Không gian giữa các mixencellulose có những

vi lỗ siêu nhỏ (micropores) tạo nên tính chất vi xốp của vách tế bào. Các lỗ này có đường

kính từ 2 nm đến 4 nm nên được gọi là các nanopores. Cấu trúc vi xốp là đường vận chuyển

ẩm trong vách tế bào khi sấy dưới FSP. Lúc này các vi lỗ bị mất nước và gỗ bắt đầu co rút

[46].

Tế bào cơ bản của gỗ lá rộng bao gồm ba loại là sợi gỗ, mạch gỗ và mô mềm (mô

mềm xếp dọc thân cây và tia gỗ) (Hình 1.9).

Sợi gỗ: Đây là thành phần chính trong cấu trúc gỗ lá rộng. Số lượng, đường kính và

chiều dày vách tế bào ảnh hưởng đến khối lượng riêng của gỗ. Sợi gỗ chiếm khoảng 50 %

thể tích gỗ, xếp theo dọc thớ và ruột tế bào được nối với nhau bằng các lỗ thông ngang

nhưng bị bịt hoặc đóng kín bởi các chất chiết xuất [77].

Hình 1.. Hình ảnh mô phỏng ba chiều của mẫu gỗ Phong (Birch - Betula spp.) 2a,…,2f, j, k - tia gỗ; c, d - sợi gỗ; e - mô mềm dọc; g,h - mạch gỗ (Shmulsky và Jones, 2019) [90]

Mạch gỗ: Gỗ lá rộng cũng được gọi là porous wood (gỗ có mạch) bởi mạch gỗ được

nhìn thấy bằng mắt thường và chiếm từ 20 % đến 30 % thể tích gỗ. Mạch gỗ có vai trò

chính trong vận chuyển nước khi cây còn sống [77].

Mô mềm: Mô mềm có vách mỏng với nhiều lỗ thông ngang đơn và tồn tại ở dạng mô

mềm dọc (chiếm từ 2 % đến 15 %) xếp thành từng dây phân tán hoặc dải gianh giới vòng

năm và tia gỗ xếp thành từng hàng theo hướng xuyên tâm. Chúng tạo nên tính dị hướng

1.4.2. Một số nghiên cứu về đặc điểm cấu tạo của gỗ Keo tai tượng

giữa chiều xuyên tâm - tiếp tuyến về tính chất vật lý và cơ học [77].

Đặc điểm cấu tạo gỗ Keo tai tượng được Richter và Dallwitz (2000) [81] công bố:

- Dác lõi phân biệt, lõi có màu từ vàng nhạt tới nâu. Khối lượng riêng từ 0,45 g/cm 3

đến 0,78 g/cm3.

- Mạch phân tán, tụ hợp thành dây theo hướng xuyên tâm; đường kính hướng tiếp

tuyến từ 120 μm đến 160 μm; số lượng từ 4 lỗ/mm2 đến 9 lỗ/mm2; lỗ xuyên mạch đơn; lỗ

thông ngang có đường kính từ 6 μm đến 9 μm, xếp so le, có vành; vách tế bào không dày

lên theo đường xoắn ốc; không có thể bít; có thể có chất tích tụ.

- Sợi gỗ có chiều dày vách tế bào trung bình; chiều dài từ 900 μm đến 1300 μm; lỗ

thông ngang bị hạn chế theo hướng xuyên tâm, có thể là lỗ thông ngang đơn hoặc có vành;

không phân khoang.

- Mô mềm dọc có thể phân tán hoặc vây quanh mạch hình tròn hoặc hình cánh (hình

thoi), nối với nhau thành dây dọc với từ 2 tế bào đến 4 tế bào.

- Số lượng tia gỗ trên 1 mm theo hướng tiếp tuyến là từ 4 tia đến 8 tia; có từ 1 tế bào

mô mềm đến 3 tế bào mô mềm theo chiều rộng; chiều cao tới 500 μm.

- Không có cấu tạo lớp; không có dầu nhựa; không có ống dẫn nhựa ngang.

- Có tinh thể hình lăng trụ nằm trong tế bào mô mềm dọc; không có silica.

Jusoh và đồng tác giả (2014) [49] đã so sánh giữa 2 thế hệ của gỗ Keo tai tượng ở

vườn giống Queensland, Úc. Kết quả thể hiện ở Bảng 1.1.

Bảng 1.. Đặc tính gỗ Keo tai tượng ở vườn giống Queensland (Jusoh và đồng tác giả, 2014) [49]

Tính chất/cấu tạo Thế hệ 1 Thế hệ 2

464 334 Khối lượng riêng (kg/m3)

Co rút (%) Xuyên tâm 3,06 3,27

Tiếp tuyến 5,12 6,25

Thể tích 15,89 14,42

Chiều dài sợi gỗ (mm) 0,93 0,91 Đặc điểm cấu tạo Chiều dày vách tế bào sợi gỗ (μm) 2,03 1,88

Đường kính sợi gỗ (μm) 17,43 20,34

Đường kính ruột tế bào sợi gỗ (μm) 13,35 16,56

Gỗ Keo tai tượng ở Việt Nam đã có một số tác giả trong nước và nước ngoài nghiên

cứu về đặc điểm cấu tạo. Savero và đồng tác giả (2022) [88] khi nghiên cứu Keo tai tượng 8

tuổi ở Thái Nguyên và Bình Phước cho kết quả: dác lõi phân biệt, lõi có màu nâu từ nhạt

đến xám, dác có màu trắng từ nhạt đến vàng; mạch gỗ phân tán, mạch đơn và kép tụ hợp

theo hướng xuyên tâm, không có thể bít; tế bào sợi gỗ không phân khoang, chiều dày vách

1,72 µm; tế bào mô mềm vây quanh mạch hình tròn và hình thoi, có chứa tinh thể hình lăng

trụ; tia gỗ có 1 hoặc 2 dãy tế bào mô mềm; lỗ thông ngang giữa các mạch gỗ xếp so le có

hình đa giác và hầu hết không có nút.

Phạm Văn Chương (1997) [5] đã nghiên cứu một số đặc điểm cấu tạo của gỗ Keo tai

tượng. Kết quả cho thấy tỷ lệ gỗ lõi chiếm 77,25 %, gỗ dác 22,75 %; vòng năm rộng nhưng

không rõ, gỗ sớm và gỗ muộn không phân biệt; mạch phân tán tụ hợp đơn, kép; tia kích

thước trung bình, số lượng nhiều.

Đỗ Văn Bản và đồng tác giả (2019) [2] đã mô tả một số đặc điểm gỗ Keo tai tượng

10 tuổi ở Thanh Hóa giống như kết quả công bố của Savero và đồng tác giả (2022) [88],

ngoài ra còn một số đặc điểm quan trọng khác như khối lượng riêng ở độ ẩm 12 % là 0,589

g/cm3; mạch có chất chứa màu trắng hoặc nâu hồng; khó phân biệt tế bào mô mềm dọc với

sợi gỗ vì sợi gỗ có vách mỏng; không có cấu trúc tầng.

Như vậy, các đặc điểm cấu tạo và một số đặc tính vật lý của gỗ Keo tai tượng đã

được công bố. Để phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo về sự ảnh hưởng của mức chênh

lệch độ ẩm đến khuyết tật khi sấy, các đặc điểm của gỗ Keo tai tượng có địa điểm trồng và

tuổi cụ thể vẫn cần được làm rõ. Ngoài ra, hệ số thấm, hệ số khuếch tán, khối lượng riêng,

diện tích lỗ rỗng và FSP là cơ sở để hiểu rõ hơn và xây dựng mô hình mô tả quá trình sấy

1.4.3. Phương pháp xác định một số đặc tính của gỗ

1.4.3.1.Độ ẩm và khối lượng riêng cơ bản

cũng cần được xác định.

Việc xác định độ ẩm có nhiều phương pháp khác nhau, trong đó phương pháp cân sấy

được dùng phổ biến, cho kết quả chính xác và đã được tiêu chuẩn hoá. Ở Việt Nam, TCVN

13701-1:2023 (ISO 13061-1:2014) [17] quy định phương pháp đo độ ẩm phù hợp cho mẫu

nhỏ trong các phép thử cơ lý. Tiêu chuẩn quốc tế ISO 4470:1981 [48] quy định hai phương

pháp xác định độ ẩm cho gỗ xẻ. Một là phương pháp điện trở, đo độ ẩm gỗ xẻ từ 7 % đến 28

%. Hai là phương pháp cân - sấy, đo độ ẩm mẫu nhỏ được cắt ra từ các tấm gỗ xẻ cho kết

quả chính xác và được sử dụng phổ biến trong các nghiên cứu về sấy gỗ.

Khối lượng riêng của gỗ là tỷ lệ giữa khối lượng và thể tích của gỗ. Theo TCVN

13707 - 2:2023 (ISO 13061-2:2014) [18], có ba loại khối lượng riêng của gỗ là khối lượng

riêng ở độ ẩm thử nghiệm; khối lượng riêng ở điều kiện khô tuyệt đối; và khối lượng riêng

quy ước (hay khối lượng riêng cơ bản - basic density) là tỷ lệ giữa khối lượng khô kiệt và

thể tích gỗ ở độ ẩm ≥ FSP. Thông thường, nhắc đến khối lượng riêng của gỗ thì nó được

hiểu là khối lượng riêng cơ bản.

1.4.3.2.

Độ rỗng

Độ rỗng của gỗ trong các nghiên cứu dưới đây và sau này của luận án được giới hạn

để hiểu là tỷ lệ diện tích ruột tế bào gỗ so với diện tích mặt cắt ngang (xuyên tâm/tiếp tuyến)

xác định. Phần mềm phân tích ảnh SEM được sử dụng để xác định [77]. Perré (2005) [67]

phát triển phần mềm Meshpore phân tích ảnh SEM để tính độ rỗng. Harris và đồng tác giả

(2008) [45] sử dụng Image-Pro Plus V6 để đo diện diện tích khoảng rỗng. Mekhtiev và

Torgovnikov (2004) [55], Phonetip và đồng tác giả (2016) [74] sử dụng Image J để đo diện

tích vết nứt ngầm của gỗ sấy.

1.4.3.3.

Độ co rút và điểm bão hoà thớ gỗ

Để đánh giá đúng hiện tượng cơ bản của sấy là sự co rút, cần hiểu mối liên quan tới

quá trình gỗ thoát ẩm. Trong quá trình sấy, nước tự do trong ruột tế bào bị loại bỏ trước

nước liên kết trong vách tế bào. Điểm bão hòa thớ gỗ (FSP) là độ ẩm gỗ tại thời điểm tế bào

không còn nước tự do nhưng nước liên kết vẫn còn nguyên vẹn. Sự co rút bắt đầu khi MC

dưới FSP trong tất cả các loại gỗ do vách tế bào bị co lại khi mất nước liên kết. Gỗ co rút có

khác nhau theo vị trí tính dị hướng. Đây là nguyên nhân dẫn đến các khuyết tật gỗ sấy như

cong vênh, biến dạng, nứt vỡ,… [77].

Có một số phương pháp để đo FSP, trong đó, xác định thông qua đồ thị quan hệ giữa

MC và co rút là phổ biến và chính xác. Phương pháp này cần giả định không có sự mo móp

(collapse) tế bào xảy ra khi mẫu nhả ẩm. Để được điều đó, mẫu kiểm tra cần đủ mỏng, nhỏ

hơn 1 mm. FSP là giao điểm của đường thẳng kéo dài đoạn tuyến tính của đường cong co

rút (giai đoạn nước liên kết thoát khỏi tế bào hay sự co

rút bắt đầu) với trục MC của đồ thị. Ngoài ra,

giao điểm của đường kéo dài này với trục co rút của đồ thị được cho là mức độ co rút tối đa

[77].

1.4.3.4.

Hệ số đẳng nhiệt trao đổi ẩm (sorption isotherm)

Hai hiện tượng gỗ khô đi (nhả ẩm) và hút ẩm ở cùng một điều kiện môi trường không

bao giờ đạt một giá trị EMC như nhau, luôn chênh lệch nhau một khoảng trễ ((cid:0) W). Tuy

nhiên, việc định lượng cho đường đẳng nhiệt hút ẩm hoặc nhả ẩm thường được lấy là đường

trung bình của đường cong hút và nhả ẩm. Do đó, hầu hết các mô hình mô phỏng sấy

thường sử dụng các đường trung bình này cho hệ số đẳng nhiệt nhả ẩm (bằng 1) mà không

tính đến khoảng trễ [77].

Salin (2011) [86] cho rằng các mô hình sấy truyền thống sử dụng đường đẳng nhiệt

nhả ẩm trung bình (suy ra từ một loạt các loại gỗ) là có vấn đề vì các loài khác nhau có các

đường đẳng nhiệt nhả ẩm khác nhau. Do đó, với các mô hình sấy nếu cần độ chính xác cao,

hệ số đẳng nhiệt nhả ẩm cần được xác định. Trong phạm vi của luận án, hệ số đẳng nhiệt

trao đổi ẩm không được xác định mà lựa chọn bằng 1.

Trên đây là một số tính chất và đặc điểm gỗ. Cùng với hệ số thấm và hệ số khuếch

tán đã được trình bày trong phần trước, tất cả cần được xác định để đưa dữ liệu vào các mô

hình mô phỏng quá trình sấy.

1.5. Mô hình hóa trong sấy gỗ

Trước đây, công việc xây dựng mô hình toán học trong sấy gỗ đã được tiến hành đối

với các loại gỗ lá kim nhiều hiều hơn gỗ lá rộng do tầm quan trọng về mặt thương mại và

tính đồng nhất tương đối giữa các loại gỗ [63], [72], [84]. Mô hình chính xác cần bao gồm

mô tả nhiều cấp độ và nhiều đặc tính về các hiện tượng sấy gỗ lá kim. Một trong các mô

hình đó là TransPore đã được Perré và Turner (1999) [72] phát triển cho gỗ lá kim và vật

liệu xốp khác như bê tông và gỗ lá rộng. Redman (2017) [78] đã sử dụng TransPore để mô

1.5.1. Lịch sử phát triển của mô hình toán học trong sấy gỗ

phỏng quá trình chuyển khối suốt quá trình sấy chân không cho 4 loại gỗ lá rộng của Úc.

Các mô hình đầu tiên được đưa ra sử dụng là các mô hình sấy một chiều để hiểu biết

hiện tượng vật lý liên quan đến quá trình sấy [77]. Sự phát triển của máy tính đã cho phép

mở rộng mô hình một chiều hiện có thành các mô hình hai chiều và ba chiều toàn diện và

hiệu quả hơn về mặt số học. Các mô hình đa chiều thể hiện chính xác và gần hơn với thực tế

và có thể được sử dụng để nghiên cứu những ảnh hưởng mà tính dị hướng của gỗ có thể gây

ra trong quá trình sấy. Ví dụ, ứng suất phát triển trong quá trình sấy phụ thuộc nhiều vào

hướng ngang thớ của tấm ván, trong khi hướng dọc thớ là quan trọng để biểu thị các hiện

tượng vận chuyển [77].

Quá trình sấy gỗ được hiểu không chỉ liên quan đến vận chuyển ẩm, mà còn vận

chuyển nhiệt. Do đó, các mô hình sấy toàn diện cần phát triển bao gồm cả hai quá trình này

[107]. Bùi Thị Thiên Kim (2022) [9] đã xây dựng mô hình truyền nhiệt và truyền ẩm khi sấy

gỗ Căm Xe bằng lò sấy chân không kết hợp hồng ngoại. Kết quả cho thấy mô hình lý thuyết

khá tương đồng với thực nghiệm (sai lệch < 5 %).

Một số mô hình toán học đã được xây dựng để mô tả quá trình vận chuyển ẩm trong

sấy gỗ trên nền tảng sự khuếch tán hoặc từ các dữ liệu thực nghiệm [51]. Các mô hình sấy

chỉ dựa trên dữ liệu thực nghiệm sẽ là đủ nếu mục đích chỉ cung cấp hàm tương quan giữa

thời gian sấy và độ ẩm trung bình. Vì các mô hình thực nghiệm không đưa ra bất kỳ thông

tin nào liên quan đến chênh lệch độ ẩm, nên việc phân tích ứng suất sẽ khó thực hiện khi sử

dụng các mô hình này cho sấy gỗ [51]. Tuy nhiên, mô hình sấy dựa trên thực nghiệm đơn

giản hơn mô hình dựa trên khuếch tán nên đã được sử dụng rộng rãi nếu chỉ minh họa quá

trình sấy [107].

Các mô hình sấy dựa trên sự khuếch tán đã được sử dụng rộng rãi để mô tả chi tiết

hơn quá trình sấy gỗ [51], [92], [107]. Các mô hình cần được giả định rằng hệ số khuếch tán

là hằng số và MC ban đầu là như nhau. Simpson (1993) cho rằng mô hình sấy dựa trên

khuếch tán có khả năng dự đoán các giá trị của độ ẩm thay đổi theo thời gian và không gian

trong quá trình sấy [92]. Mô hình này rất hữu ích trong tối ưu hóa chế độ sấy [51], tối ưu

hóa thời gian sấy và nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, EMC, độ dày tấm ván và tốc độ

gió lên thời gian sấy và MC [92]. Tuy nhiên, hạn chế của mô hình khuếch tán là chỉ dự đoán

được chính xác thay đổi độ ẩm gỗ từ dưới FSP. Để dự đoán được quá trình sấy từ khi gỗ

tươi đến FSP, cần bổ sung hệ số thấm vào mô hình vì thấm là động lực của quá trình chuyển

ẩm khi độ ẩm trên FSP.

Nhiều mô hình khuếch tán, để đơn giản hoá, thường giả định rằng chuyển động của

độ ẩm là một quá trình một hoặc hai chiều. Haque (2002) [44] cho rằng mô hình một chiều

đủ để mô tả chuyển ẩm trong một tấm ván mỏng và rộng. Mô hình hai chiều phù hợp trong

sấy gỗ đã được thực hiện từ những năm đầu thập kỷ 90 thế kỷ trước [72], [78], [102], [103].

Tuy nhiên, một số tác giả [27], [71], [77], [108] cho rằng chuyển động của nước bên trong

gỗ là một quá trình ba chiều, để mô phỏng chính xác hơn, cần xem xét để đưa chiều chuyển

ẩm dọc thớ vào các mô hình sấy hai chiều này, đặc biệt đối với các loại gỗ có khả năng di

chuyển ẩm dọc thớ mạnh.

Để tập trung cao vào các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển ẩm khi sấy,

trong đó bao gồm cả khả năng thấm khi độ ẩm gỗ trên FSP, hiện nay mô hình TransPore hai

chiều của Perré và Turner (1999) [72] được ứng dụng rất rộng rãi vì tính chính xác, mạnh

mẽ và khả năng thích ứng cao. Những cải tiến gần đây của Carr và đồng tác giả (2013) [32],

[33] về sử dụng bước nhảy thời gian theo hàm mũ không theo định thức Jacobi với quy mô

gấp đôi đã tăng độ chính xác và hiệu quả cho mô hình TransPore cũng đã được Redman

(2017) [78] áp dụng.

Với những ưu điểm nổi bật, mô hình TransPore hai chiều cải tiến đã được ứng dụng

bởi Redman [78] được tiếp tục lựa chọn để ứng dụng cho nghiên cứu trong luận án. Mô

hình này mô phỏng cả hai quá trình vận chuyển ẩm và vận chuyển nhiệt nhưng tập trung

phân tích sâu hơn vào sự mô phỏng quá trình vận chuyển ẩm vì đây là vấn đề chính, xuyên

1.5.2. Mô hình chuyển khối TransPore hai chiều

suốt trong luận án.

Năm 1999, mô hình số được gọi là TransPore đã được công bố để mô tả quá trình sấy

của vật liệu xốp [72]. Mô hình này đã được xây dựng và phát triển qua nhiều năm trước đó

thông qua các mã hóa đầu vào của cả hai tác giả Perré ở Pháp và Turner ở Úc. Có nhiều

nghiên cứu của hai tác giả được thực hiện, trong đó có sự thống nhất các mã hóa đầu vào

của mô hình sấy TransPore hai chiều vào năm 1995 [102]. Mô hình này được sử dụng để

phân tích quá trình sấy của vật liệu có hình dạng và kích thước tùy ý, trong nhiều điều kiện

sấy khác nhau. Giao diện đồ họa đã được liên kết với mô hình để cho phép hiển thị trực tiếp

diễn biến quá trình sấy với tốc độ nhanh hơn nhiều so với thực tế. Mô hình toán học cho

phép mô phỏng cả môi trường xốp đồng nhất và không đồng nhất. Đây là một công cụ cực

kỳ mạnh mẽ và hiệu quả để đánh giá các thiết kế lò sấy và đề xuất các chế độ sấy [72].

Để chạy mô hình, dữ liệu cần nhập vào phần mềm bao gồm hai phần là: thông số môi

trường sấy bên ngoài bề mặt gỗ và các đặc tính vật lý bên trong của gỗ. Sự bảo toàn của

chất lỏng, hơi nước, khí và entanpi cho phép suy ra một tập hợp các phương trình điều khiển

sự vận chuyển trong môi trường xốp và được đưa vào để lập trình. Các phương trình này

được Redman (2017) [78] giải quyết bằng quá trình lặp lại phi tuyến cho mọi vùng điều

khiển trong miền tính toán. Phương pháp thể tích hữu hạn được thực hiện trên một lưới tam

giác trong miền chữ nhật để giải các phương trình bảo toàn. Các lưới được tạo ra trên mặt

cắt ngang và dọc của tấm ván.

1.6.1. Khái quát về sấy gỗ

1.6. Nghiên cứu về sấy gỗ và sấy NLMT

Sấy gỗ là một công đoạn quan trọng trong sản xuất hầu hết các sản phẩm từ gỗ. Đây

là quá trình tác động làm giảm độ ẩm gỗ về giá trị mong muốn. Gỗ sau khi sấy sẽ giảm khối

lượng, thuận lợi cho vận chuyển, đồng thời được nâng cao chất lượng, tăng độ bền tự nhiên,

giảm sự ảnh hưởng của co rút, dãn nở [6], [12]. Tuy nhiên, sấy gỗ cũng ảnh hưởng nhiều

đến giá thành sản phẩm do đây là công đoạn tiêu tốn thời gian, nhân công và năng lượng.

Có được chất lượng gỗ sấy cao nhất mà thời gian và chi phí nhỏ nhất luôn là mục đích chính

trong các nghiên cứu về sấy gỗ [19]. Hàng loạt các phương pháp sấy gỗ đã ra đời là kết quả

1.6.2. Một số phương pháp sấy gỗ

của những nghiên cứu này.

Nguyễn Cảnh Mão (2015) [12] cho rằng sấy gỗ bằng phương pháp truyền thống (sấy

quy chuẩn) vẫn chiếm tỷ lệ cao (trên 95 %) trong sản xuất công nghiệp hiện nay. Với

phương pháp này, gỗ được sấy cưỡng bức trong các lò sấy đối lưu, môi trường sấy có nhiệt

độ nhỏ hơn 100°C được cung cấp từ hơi nước bão hòa hoặc nước nóng áp suất thấp. Ưu

điểm của phương pháp này là chất lượng sấy cao, chế tạo và vận hành thiết bị đơn giản.

Ngoài ra, các nghiên cứu đã tập trung vào cải tiến thiết bị và công nghệ sấy gỗ.

Sấy chân không đã được nghiên cứu và ứng dụng, đặc biệt ở châu Âu và Mỹ cho chất

lượng tương tự hoặc tốt hơn phương pháp sấy thông thường [87]. Tuy nhiên, do các vấn đề

về áp lực, sấy chân không phát triển không được như kỳ vọng. Hơn nữa, nhiệt độ sấy thấp

làm tốc độ khuếch tán thấp nên phương pháp này thường được kết hợp với sấy cao tần hoặc

hơi nước để bổ sung nhiệt trong khi sấy [12].

Sấy cao tần là phương pháp sấy đặc biệt do dòng chuyển ẩm, dòng chuyển nhiệt và

dòng áp suất hơi nước luôn cùng chiều từ tâm gỗ ra bề mặt làm gỗ khô rất nhanh [19]. Do

thiết bị sấy phức tạp, hiệu suất biến tần thấp làm chi phí sấy cao nên phương pháp này ít

được sử dụng phổ biến [12].

Sấy nhiệt độ cao là quá trình sấy diễn ra với nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi của nước

trong môi trường không khí ẩm hoặc hơi nước quá nhiệt [19]. Tuy nhiên thiết bị phức tạp và

một phần cấu tạo gỗ bị thay đổi là những vấn đề khó khăn khi ứng dụng phương pháp này.

Ngoài ra, các nghiên cứu cải tiến cũng đã đưa ra một số phương pháp sấy khác như

sấy ngưng tụ ẩm, sấy bơm nhiệt, sấy vi sóng, sấy hơi quá nhiệt, sấy trong chất lỏng (dầu

nhiệt) [6]. Tất cả đều tạo được động lực thúc đẩy quá trình thoát ẩm. Tuy nhiên gỗ dễ xuất

hiện khuyết tật, thiết bị chế tạo phức tạp hoặc chi phí đầu tư lớn là những khó khăn khiến

các phương pháp này không được ứng dụng rộng rãi [19].

Nghiên cứu về sấy gỗ trên thế giới tập trung vào phát triển thiết bị và công nghệ,

trong khi đó, các nghiên cứu trong nước chủ yếu tập trung vào áp dụng, cải tiến thiết bị, lựa

chọn quy trình sấy cho phù hợp và xử lý khuyết tật sấy đối với các loại gỗ cụ thể. Giai đoạn

1976 – 1995, đáp ứng nhu cầu sấy gỗ ngày càng tăng, nhiều mẫu lò sấy với quy mô khác

nhau. Đây là giai đoạn thành công với mẫu lò sấy hơi đốt CAXE của Hồ Xuân Các và các lò

sấy hơi nước cỡ nhỏ, dưới 30 m3/mẻ, điều khiển thủ công của Nguyễn Cảnh Mão [12].

Giai đoạn sau 1995 tới nay là sự phát triển mạnh mẽ về quy mô, thiết bị lò sấy cũng

như nghiên cứu sâu hơn về công nghệ sấy. Trần Tuấn Nghĩa (1996) [13] đã nghiên cứu

thành công quy trình sấy gỗ Bạch đàn và Tràm bông vàng làm nguyên liệu cho ván ghép

thanh. Lê Thanh Chiến (2010) [4] đã nghiên cứu ngâm Caxe 03 để giảm nứt vỡ khi sấy gỗ

Đước. Hứa Thị Huần và Nguyễn Lê Hồng Thuý (2014) [8] đã nghiên cứu quy trình sấy gỗ

Keo lai bằng NLMT kết hợp hơi nước nóng. Nguyễn Cảnh Mão (2015) [12] đã nghiên cứu

thiết kế lò sấy nhiệt độ cao và sấy khảo nghiệm gỗ Keo, Thông và Bồ đề. Nhiều lò sấy theo

các phương pháp tiến bộ đã được nghiên cứu chế tạo hoặc nhập khẩu để ứng dụng vào sản

xuất như lò sấy NLMT ở một số tỉnh miền Nam Trung Bộ và Tây Nguyên, lò sấy cao tần, lò

sấy ngưng tụ ẩm của Nhật Bản ở Thành Phố Hồ Chí Minh, lò sấy chân không của Đài Loan

ở Ninh Thuận. Tuy nhiên, các lò sấy tiến bộ ít được ứng dụng rộng rãi so với lò sấy quy

chuẩn vì sản xuất phức tạp, chi phí lắp đặt cao và hiệu quả sử dụng chưa cao [19].

Ngoài ra, một số công trình luận án tiến sĩ đi theo hướng nghiên cứu cơ bản về sấy

gỗ. Hồ Thu Thủy (2005) [19] khi nghiên cứu rút ngắn thời gian sấy gỗ Chò chỉ và Dầu gió

đã xác định hệ số thấm, hệ số khuếch tán và FSP. Đỗ Văn Bản (2012) [1] đã xác định được

cấu tạo hiển vi của các tế bào mạch gỗ, tia gỗ và lỗ thông ngang làm cơ sở để nghiên cứu

giảm thiểu nứt vỡ gỗ Bạch đàn trắng khi sấy.

Tóm lại, quá trình phát triển về sấy gỗ trên thế giới và trong nước cho thấy đã có

nhiều phương pháp sấy tiến bộ được ra đời. Tuy nhiên, với sự hạn chế về đối tượng gỗ sấy

cùng với một số hạn chế về chi phí sản xuất và khuyết tật gỗ sấy, các phương pháp này ít

được ứng dụng rộng rãi. Phương pháp sấy quy chuẩn với nhiều ưu điểm hơn về tính kinh tế,

làm việc ở áp suất thường, môi trường sấy, phương tiện vận chuyển nhiệt dễ chế tạo và dễ

điều khiển nên được ứng dụng phổ biến.

Tổng quan cũng cho thấy các nghiên cứu cơ bản về sấy gỗ ở Việt Nam như nghiên

cứu các đặc điểm gỗ ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển ẩm khi sấy, xây dựng mô hình mô

phỏng quá trình sấy hay tìm hiểu về mối liên quan giữa chênh lệch độ ẩm với khuyết tật khi

sấy chưa được thực hiện như ở các nghiên cứu cơ bản trên thế giới nên cơ sở dữ liệu khoa

học về sấy có thể ứng dụng trong thực tế sản xuất cho các loại gỗ trong nước vẫn đang còn

1.6.3. Nghiên cứu về sấy gỗ bằng NLMT

nhiều khoảng trống, cần được bổ sung.

Sấy NLMT là phương pháp hiệu quả trong việc cải thiện chất lượng gỗ đồng thời tiết

kiệm chi phí nhiên liệu. Sự cung cấp nhiệt cho gỗ là gián đoạn theo chu kỳ ánh nắng mặt

trời trong một ngày đêm nên gỗ có khoảng thời gian tự cân bằng chênh lệch ẩm, từ đó giảm

ứng suất, nâng cao chất lượng sấy [11].

Từ nửa cuối thế kỷ trước, đã có nhiều nghiên cứu sử dụng NLMT để sấy gỗ như

nghiên cứu của Rehman và Chawla (1961) tại Ấn Độ, của Johnson (1961) tại Mỹ [76]. Đến

nay, sấy gỗ bằng NLMT đã được nghiên cứu và ứng dụng ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt

ở các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới như Ấn độ, Úc, Mỹ…. Ekechukwua và Norton (1999)

[39] đã chia thiết bị sấy NLMT nói chung thành 2 loại là loại có tác động đến tuần hoàn gió

trong lò sấy (active dryer) dùng quạt gió và loại không tác động đến tuần hoàn gió (passive

dryer), dùng ống khói.

Theo thời gian các nghiên cứu về thiết bị sấy NLMT ngày càng được cải tiến. Pallet

(1988) [61] đã xây dựng mô hình sấy NLMT tại Pháp, với buồng sấy làm bằng tấm

polyurethane dày 120 mm, kết cấu bằng khung gỗ và có công suất 10 m 3/mẻ, diện tích bề

mặt hấp thụ là 72 m2, độ dốc 10o. Dave Munkittrick (2009) [58] luôn quan tâm việc mở cửa

thoát dẫn khí trong các thiết kế lò sấy NLMT của ông. Mở cửa thoát dẫn khí chỉ được thực

hiện khi độ ẩm gỗ cao hơn FSP và mở nhiều hay ít tuỳ theo loại gỗ, từ đó khống chế việc

giảm ẩm nhanh hay chậm. Kết quả tìm hiểu các nghiên cứu cũng cho thấy lò sấy gỗ sử dụng

NLMT đã trải qua 4 thế hệ:

- Lò sấy sử dụng trực tiếp NLMT - thế hệ 1: Sử dụng các tấm plastic trong suốt cho

ánh sáng đi qua để làm nóng đống gỗ.

- Lò sấy gỗ sử dụng NLMT - thế hệ 2: Sử dụng NLMT để đun nóng nước và sử dụng

nhiệt từ hơi nước nóng cho quá trình sấy gỗ.

- Lò sấy gỗ sử dụng vật liệu hấp thụ NLMT - thế hệ 3: Lò sấy được thiết kế bao bọc

bởi các tấm plastic mềm, trong suốt, có thể uốn cong, tạo diện tiếp xúc với ánh sáng mặt trời

lớn hơn và có kết cấu ổn định hơn, chống chịu sức gió trong điều kiện tự nhiên.

- Lò sấy gỗ sử dụng trực tiếp NLMT - thế hệ 4: Lò sấy sử dụng vật liệu hấp thụ

NLMT dạng tấm mềm, có 3 lớp, trong đó, 2 lớp ngoài bảo vệ và lớp giữa màu đen cho phép

nâng cao hiệu suất hấp thụ NLMT, thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ, độ ẩm thích hợp

hơn.

Các tác giả khác chủ yếu nghiên cứu sử dụng lò sấy NLMT sẵn có để sấy các loại gỗ.

Plumptre (1979) [75] khi sấy gỗ Sồi dày từ 50 mm đến 75 mm cho thời gian sấy lâu hơn 2,5

lần so với sấy hơi nước, nhưng chất lượng gỗ tốt hơn, gỗ không hoặc rất ít bị nứt mặt, nứt

đầu và mo móp. Read và đồng tác giả (1974) [76] khi nghiên cứu sấy gỗ Bạch đàn dày 25

mm tại New Sounth Wales, Úc cho thời gian sấy giảm 50 % so với hong phơi tự nhiên, gỗ

không bị nứt vỡ, cong vênh. Tschernitz và Simpson (1977) [101] khi nghiên sấy gỗ Sồi đỏ

dày 29 mm có độ ẩm ban đầu 84 %, độ ẩm cuối 9 % tại Madison, Mỹ cho thời gian sấy 54

ngày, giảm hơn 3,5 lần so với hong phơi tự nhiên và lâu hơn gấp 2 lần khi sấy bằng lò sấy

cưỡng bức, gỗ gần như không bị nứt. Steinman (1990) [96] cho rằng chỉ có EMC cần được

kiểm soát trong thiết bị sấy NLMT và điều chỉnh để đạt được hiệu suất sấy tối ưu. Ông sử

dụng cửa thông gió và hơi nước để kiểm soát EMC.

Phonetip đã thực hiện nghiên cứu sấy NLMT gỗ Bạch đàn trắng trong luận án tiến sĩ

ở Đại học Melbourne [73]. Hai trong các nội dung của đề tài là đánh giá chất lượng gỗ sấy

trong lò sấy quy chuẩn tương quan với nội ứng suất suốt quá trình sấy, sử dụng phương

pháp theo tiêu chuẩn AS/NZS 4787:2001 [25] và phương pháp của McMillen (1958) [54];

mô hình hoá dòng chuyển ẩm từ tâm ra bề mặt gỗ và sự phát triển nội ứng suất suốt giai

đoạn gia nhiệt và không gia nhiệt trong lò sấy NLMT.

Như vậy, có thể thấy sấy gỗ bằng NLMT đã được nghiên cứu và ứng dụng ở nhiều

nơi trên thế giới. Kết quả cho thấy rằng sấy gỗ bằng NLMT giảm được thời gian sấy từ 1,5

đến 3,5 lần và chất lượng gỗ sấy cao hơn so với hong phơi tự nhiên. So với sấy truyền

thống, thời gian sấy bằng NLMT lâu hơn nhưng chất lượng gỗ sấy tốt hơn hẳn. Các nghiên

cứu chủ yếu tập trung vào phát triển thiết bị và giám sát điều khiển quá trình sấy. Có ít công

trình thực hiện để xác định mức chênh lệch độ ẩm cũng như các biến động cơ bản khác

trong gỗ khi sấy.

Ở Việt Nam, sấy gỗ sử dụng năng lượng mặt trời mới xuất hiện từ những năm gần

đây [14]. Năm 2007, Trong khuôn khổ dự án GIZ do Chính Phủ Đức tài trợ, lâm trường

Mad’rak - Đắc Lắk đã tiếp nhận lò sấy gỗ NLMT, dung tích 20 m 3/mẻ. Tuy nhiên, hiệu quả

hấp thụ NLMT chưa cao, thời gian sấy dài nên lò sấy này không được sử dụng thường

xuyên.

Các nhà khoa học mới tập trung nghiên cứu chế tạo các loại hình sấy gián tiếp sử

dụng NLMT. Trần Đức Sinh và đồng tác giả (2009) và Hoàng Thị Thanh Hương (2011) đã

dùng NLMT để hỗ trợ làm nóng nước của nồi hơi cho lò sấy gỗ thông thường. Hoàng Xuân

Niên và đồng tác giả (2015) đã sử dụng NLMT theo nguyên lý tương tự như bình nước

nóng thái dương năng để làm nóng dung dịch dầu. Các nghiên cứu đang dừng lại ở mức hỗ

trợ một phần năng lượng cung cấp nhiệt nên hiệu quả rút ngắn thời gian sấy so với hong

phơi tự nhiên chưa triệt để. Bên cạnh đó, điều kiện áp dụng có thời gian bức xạ NLMT

không nhiều nên khả năng ứng dụng chưa cao [14].

Năm 2012, Hứa Thị Huần và Hồ Xuân Các đã nghiên cứu chế tạo lò sấy bằng NLMT

CAXE-2012 công suất 40 m3/mẻ với vật liệu hấp thụ nhiệt được nhập từ Trung Quốc, mái

và tấm hấp thụ thiết kế dạng phẳng, diện tích hấp thụ thấp, hiệu suất hấp thụ không cao [14].

Bùi Duy Ngọc (2021) trong khuôn khổ đề tài trọng điểm cấp bộ đã nghiên cứu chế tạo vật

liệu hấp thụ NLMT dạng mái vòm với hiệu quả hấp thụ nhiệt đạt xấp xỉ 90 % và được đăng

ký sở hữu trí tuệ; đã thiết kế chế tạo được lò sấy NLMT công suất 40 m3/mẻ; quy trình công

nghệ sấy sơ bộ gỗ xẻ rừng trồng bằng NLMT đã được công nhận là tiến bộ kỹ thuật [14].

Một số công trình nghiên cứu ứng dụng NLMT trong sấy gỗ ở Việt Nam cho thấy các

tác giả thường tập trung thiết kế chế tạo thiết bị để tiết kiệm chi phí nhiên liệu. Các nghiên

cứu này thường thuộc phạm vi các đề tài, dự án nghiên cứu khoa học nên chưa thực hiện các

nghiên cứu cơ bản như mối tương quan giữa chênh lệch độ ẩm và khuyết tật suốt quá trình

sấy NLMT.

Tóm lại, sấy gỗ bằng NLMT là một hình thức sấy tiên tiến đã được thừa nhận và ứng

dụng rộng rãi vì ưu điểm tiết kiệm chi phí nhiên liệu và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Chính vì vậy nghiên cứu thực nghiệm để lựa chọn chế độ sấy NLMT cho gỗ Keo tai tượng

là vấn đề nghiên cứu thứ hai trong luận án. Do thiết bị sấy NLMT đặt tại (Đã xóa thông tin),

quá xa phòng thí nghiệm để có thể thực hiện nghiên cứu xác định mức chênh lệch độ ẩm và

khuyết tật suốt quá trình sấy nên luận án lựa chọn cách tiếp cận là ứng dụng kết quả nghiên

cứu tương quan giữa mức chênh lệch ẩm và khuyết tật trong lò sấy quy chuẩn để đối chiếu

và giải thích các hiện tượng sấy trong lò sấy NLMT.

1.7. Tiểu kết

1. Từ kết quả nghiên cứu tổng quan, luận án lựa chọn 2 vấn đề nghiên cứu là:

- Sự ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật suốt quá trình sấy quy chuẩn

gỗ Keo tai tượng. Khó khăn về thiết bị xác định nội ứng suất suốt quá trình thoát ẩm nên

cách tiếp cận của luận án là không xác định mối tương quan của nội ứng suất với khuyết tật.

Mối tương quan của mức chênh lệch ẩm với khuyết tật gỗ có thể đo đếm được trong suốt

quá trình sấy sẽ được thực hiện và sử dụng lý thuyết về nội ứng suất để giải thích các hiện

tượng khuyết tật. Phương pháp cắt lát có độ chính xác cao khi độ ẩm gỗ trên FSP nên được

luận án sử dụng để xác định mức chênh lệch độ ẩm suốt quá trình sấy quy chuẩn.

- Xây dựng quy trình sấy NLMT cho gỗ Keo tai tượng. Luận án tiếp cận thực hiện các

mẻ sấy thực nghiệm với các dốc sấy U khác nhau thông qua điều chỉnh EMC để lựa chọn chế

độ sấy phù hợp. Mối tương quan giữa mức chênh lệch độ ẩm và khuyết tật trong suốt quá

trình sấy gỗ quy chuẩn được sử dụng để giải thích các hiện tượng xuất hiện khi sấy gỗ Keo

tai tượng trong lò sấy NLMT. Chế độ sấy phù hợp được ứng dụng ở quy mô sản xuất để

đánh giá và xây dựng quy trình công nghệ.

2. Quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ khi sấy là rất phức tạp dưới động lực thấm và

khuếch tán, tuỳ thuộc vào từng giai đoạn độ ẩm của gỗ trên hay dưới FSP. Tốc độ thoát ẩm

phụ thuộc nhiều vào sự đa dạng của cấu tạo gỗ. Để hiểu rõ quá trình sấy, đặc điểm cấu tạo

của gỗ Keo tai tượng được luận án đề cập đến đầu tiên khi thực hiện nghiên cứu về quá trình

vận chuyển ẩm trong gỗ khi sấy.

3. Tổng quan về phương pháp xác định hệ số thấm và hệ số khuếch tán giúp luận án

lựa chọn được 2 phương pháp xác định hiện đại và chính xác, gồm: hệ thống ALU-CHA -

thông qua máy đo tự động POROLUXTM1000 đo hệ số thấm và hệ thống PVC-CHA đo hệ

số khuếch tán.

5. Ngoài các đặc điểm cấu tạo và chuyển khối của gỗ, các đặc tính khác gồm khối

lượng riêng, độ rỗng, độ co rút tế bào và FSP cũng cần được xác định làm cơ sở để giải

thích cho các hiện tượng xảy ra khi sấy và là dữ liệu đầu vào để xây dựng mô hình mô tả

quá trình sấy. Trong đó, sử dụng phần mềm Image J để xác định độ rỗng, độ co rút tế bào

thông qua theo dõi co rút của các lát mỏng nhỏ hơn 1 mm, từ đó tính FSP là những phương

pháp hiện đại được lựa chọn trong luận án.

6. Quá trình nghiên cứu lịch sử phát triển của mô hình hóa trong sấy gỗ đã đưa ra lựa

chọn mô hình chuyển khối TransPore hai chiều được xây dựng bởi hai tác giả Perré ở Pháp

và Turner ở Úc và được phát triển bởi Redman cho nghiên cứu mô phỏng quá trình sấy gỗ

Keo tai tượng trong lò sấy quy chuẩn của luận án. Nền tảng lập trình phần mềm của

Redman được luận án kế thừa để xây dựng mô hình toán học.

ươ NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Ch ng 2

2.1.1.1.Xác định mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ xẻ Keo tai tượng khi sấy và ảnh hưởng

2.1. Nội dung nghiên cứu

1) Xác định đặc điểm cấu tạo và đặc tính gỗ Keo tai tượng ảnh hưởng đến quá trình vận

của nó đến khuyết tật

chuyển ẩm khi sấy, bao gồm:

- Đặc điểm cấu tạo hiển vi

- Độ rỗng

- Khối lượng riêng cơ bản

- Độ co rút

- Điểm bão hoà thớ gỗ

2) Nghiên cứu sự ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật trong suốt quá trình

- Hệ số thấm, hệ số khuếch tán

2.1.1.2.Nghiên cứu sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng lò sấy NLMT

3) Xây dựng mô hình toán học mô phỏng quá trình vận chuyển ẩm khi sấy gỗ Keo tai

sấy gỗ Keo tai tượng

4) Lựa chọn chế độ sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng NLMT

5) Đề xuất quy trình sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng NLMT

tượng trong lò sấy quy chuẩn

2.1.1.1.Vật liệu nghiên cứu

2.2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Vật liệu được dùng cho các nghiên cứu là các khúc gỗ tròn Keo tai tượng 9 năm tuổi,

có đường kính lớn hơn 20 cm, chiều dài 270 ± 5 cm, được khai thác tại thôn Thanh Cao, xã

Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc. Với mỗi nội dung, vật liệu nghiên cứu

được chuẩn bị khác nhau.

- Nghiên cứu cấu tạo và đặc tính gỗ Keo tai tượng: xẻ thanh dài (L) x rộng (W) x dày

(T) là 1000 x 80 x 27 mm. Lựa chọn 200 thanh ít khuyết tật để sấy về độ ẩm 20 % trong lò

sấy NLMT tại (Đã xóa thông tin).

- Nghiên cứu ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật: xẻ thanh kích

thước L x W x T là 1322 x 80 x 25 mm, không dính tuỷ, không có cấu tạo đặc biệt, không

có mắt chết, mắt sống có đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 10 mm tối đa 2 mắt/thanh. Từ 2

đầu mỗi thanh, loại bỏ 1 đoạn dài 150 mm, sau đó cắt mẫu có chiều dọc thớ 5 mm để xác

định độ ẩm bằng cân-sấy. Độ ẩm kiểm tra là 88,2 - 158,6 %. Các thanh gỗ ngay lập tức được

bọc túi nilon để đưa về phòng thí nghiệm (Đã xóa thông tin). Ở mỗi mẻ sấy, 60 thanh dài

900 mm có độ ẩm trên 140 % đã được dùng để sơn bịt đầu bằng nhựa epoxy và thực hiện thí

nghiệm sấy. Trước khi xếp gỗ vào lò sấy, 10 thanh được lựa chọn để đo kích thước, khuyết

tật suốt quá trình sấy quy chuẩn. Kích thước thanh gỗ cho thí nghiệm này cũng được dùng

làm dữ liệu cho việc xây dựng mô hình toán học.

- Nghiên cứu lựa chọn chế độ sấy NLMT: xẻ 200 thanh kích thước L x W x T là 1000

x 80 x 25 mm cho mỗi mẻ sấy vào thời điểm chuẩn bị bắt đầu sấy. Mẫu không dính tuỷ, mắt

sống có đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 10 mm tối đa 2 mắt/thanh, không mắt chết và không

2.1.1.2.Phương pháp luận và cách tiếp cận nghiên cứu

xuất hiện vùng cấu tạo đặc biệt.

Để xác định được mối quan hệ giữa hai chủ thể là mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ và

khuyết tật khi sấy (mục tiêu lý luận), việc đo đếm giá trị của hai chủ thể đó là cần thiết. Đo

khuyết tật đã được thực hiện ở hầu hết các nghiên cứu về sấy ở Việt Nam, nhưng xác định

mức chênh lệch độ ẩm suốt quá trình sấy chưa được thực hiện. Luận án sử dụng lý thuyết về

mối tương quan giữa nội ứng suất và mức chênh lệch độ ẩm để giải thích các hiện tượng

khuyết tật khi sấy.

Để giải thích được sự ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật khi sấy,

các nguyên nhân thuộc về bản chất nguyên liệu là cấu tạo, đặc tính và khả năng vận chuyển

ẩm (chuyển khối) được xác định đầu tiên.

Để đề xuất được quy trình sấy NLMT (mục tiêu thực tiễn), chế độ sấy được lựa chọn

thông qua nghiên cứu thực nghiệm 3 mẻ sấy với 3 chế độ sấy ở 3 dốc sấy U khác nhau.

Luận án ứng dụng kết quả nghiên cứu tương quan giữa mức chênh lệch ẩm và khuyết tật

trong lò sấy quy chuẩn để đối chiếu và giải thích các hiện tượng sấy trong lò sấy NLMT.

Trên cơ sở các đặc tính của gỗ Keo tai tượng, mô hình toán học mô phỏng quá trình

sấy được xây dựng với mục đích đưa ra cách tiếp cận mới trong nghiên cứu tối ưu hóa các

2.1.1.3.Phương pháp nghiên cứu

thông số công nghệ và thiết bị sấy ở Việt Nam.

2.2.3.1.

Phương pháp xác định đặc điểm cấu tạo và đặc tính gỗ Keo tai tượng

Cấu tạo hiển vi

Trong 200 thanh đã sấy về độ ẩm 20 % bằng NLMT, lựa chọn ngẫu nhiên 20 mẫu gỗ

lõi không khuyết tật để cắt kích thước dọc thớ (L) x xuyên tâm (R) x tiếp tuyến (T) là 30 x

20 x 20 mm. Trong đó, 10 mẫu được chuyển đến Phòng Thí nghiệm Thông tin và Hình thái

sinh khối, Đại học Kyoto, Nhật Bản để chụp ảnh hiển vi.

Chụp ảnh hiển vi quang học (OM):

Một nửa số mẫu (5 mẫu) được gia công về L x R x T = 10 x 10 x 10 mm và xử lý

mềm hóa trước khi cắt lát dày từ 15 μm đến 20 μm bằng máy cắt tiêu bản hiển vi (Leica

Solms, Đức) trên mặt cắt ngang, xuyên tâm và tiếp tuyến. Các lát cắt sau khi nhuộm và rửa

được gắn cố định trên lam kính để chụp ảnh bằng kính hiển vi quang học BX51, Olympus,

Tokyo, Nhật Bản.

Chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM):

Nửa còn lại được gia công về L x R x T = 5 x 5 x 5 mm và cắt bằng máy cắt tiêu bản

TU-213, Yamato Scientific Co., Ltd., Nhật Bản. Các tiêu bản được sấy khô kiệt trong tủ

đông khô chân không trong 2 ngày và phủ Bạch kim bằng máy phủ tự động JFC-1600,

JEOL, Nhật Bản. Ảnh hiển vi trên ba mặt cắt được chụp bằng kính hiển vi điện tử quét

JSM-7800F prime, JEOL, Nhật Bản.

Nghiên cứu hình thái học sợi gỗ và chụp thêm ảnh hiển vi:

Để thực hiện các nghiên cứu hiển vi khác ở (Đã xóa thông tin), 10 mẫu gỗ lõi còn lại

được sử dụng. Khi nghiên cứu hình thái sợi gỗ, chẻ dọc thớ mẫu thành các mảnh nhỏ dài từ

1 cm đến 2 cm và cho vào ống nghiệm để phân ly sợi bằng dung dịch HNO 3. Mẫu sau phân

ly được đưa lên lam kính để tách các thành phần sợi gỗ nhờ kim nhỏ và được phủ glycerin

để đưa vào kính hiển vi. Dung lượng mẫu được chọn ngẫu nhiên để chụp ảnh và đo lường là

25 sợi.

Các thiết bị chính: kính hiển vi Olympus BX 41 gắn các vật kính từ 4x đến 100x kèm

theo máy ảnh Paxcam 5+; máy cắt lát Microm HM 440E. Các thiết bị này cũng được sử

dụng để quan sát và chụp bổ sung ảnh cấu tạo hiển vi. Phần mềm Pax-it2 của Mỹ được sử

dụng để đo đếm xác định kích thước, số lượng các tế bào.

Sử dụng phương pháp hình thái học để quan sát, mô tả cấu tạo hiển vi gỗ theo danh

sách các đặc điểm cấu tạo hiển vi để nhận dạng gỗ cây lá rộng của Hội Giải phẫu gỗ quốc tế

(IAWA - International Association of Wood Anatomists) [106].

Độ rỗng

Khi đo độ rỗng, ảnh OM được cắt trên máy tính thành ảnh nhỏ hơn để chỉ chứa sợi

gỗ hoặc chỉ chứa mạch gỗ (Hình 2.1-a). Các lỗ rỗng của ruột tế bào được phần mềm ImageJ

lọc tách riêng trên ảnh (Hình 2.1-b) và tự tính diện tích (Hình 2.1-c). Độ rỗng ruột tế bào sợi

gỗ, mạch gỗ và tổng độ rỗng được tính bằng phần trăm (%) theo các Công thức 2.1 và 2.2

của Perré (2005) [67] và Redman (2017) [77].

(2.1)

Trong đó:

- Độ rỗng ruột tế bào sợi gỗ hoặc mạch gỗ (%)

- Diện tích lỗ rỗng ruột sợi gỗ hoặc mạch gỗ thứ j (pixcel2); n là số lỗ rỗng

- Diện tích ảnh sợi gỗ hoặc mạch gỗ đem đo (pixcel2)

(2.2)

Trong đó:

- Tổng độ rỗng của gỗ (%)

- Độ rỗng ruột tế bào sợi gỗ (%);

- Độ rỗng ruột tế bào mạch gỗ (%);

a b c

Hình 2.. Ảnh mô tả xác định độ rỗng a - ảnh cắt ra từ ảnh OM mặt cắt ngang sợi gỗ; b - đường viền quanh lỗ rỗng được ImageJ tự động lọc; c - một trong các kết quả đo diện tích các lỗ rỗng được ImageJ trích xuất

Các công việc bao gồm xác định hệ số thấm, hệ số khuếch tán ẩm, khối lượng riêng

cơ bản, độ rỗng, độ co rút, FSP được thực hiện tại Trung tâm Nghiên cứu Salisbury, Cục

Nông - Ngư nghiệp (DAF), Queensland, Úc. Các phương pháp thực hiện được tham khảo từ

luận án tiến sĩ của Redman (2017) [35] và được triển khai dưới sự hướng dẫn của chính tác

giả.

Hệ số thấm, hệ số khuếch tán ẩm

Trong lô 200 thanh gỗ đã sấy NLMT ở trên, 5 thanh xuyên tâm và 5 thanh tiếp tuyến

được cắt kích thước L x R/T x T/R = 300 x 75 x 25 mm để chuyển đến DAF và tiếp tục cắt

thành 3 đoạn như Hình 2.2.

Trên mỗi đoạn dài 70 mm, khoan vuông góc với bề mặt để rút ra một cặp hình trụ

đường kính 23 mm (phía bên phải của Hình 2.2) bằng máy khoan sử dụng mũi cưa lỗ rút lõi

(hole-saw) ϕ28 mm (Hình 2.3). Mỗi hình trụ được cắt thành 2 miếng dày như nhau bằng cưa

vanh và được phay mỏng đến độ dày 10 mm bằng máy phay, sau đó được làm sạch bằng khí

nén. Quá trình này tạo ra 20 mẫu tiếp tuyến và 20 mẫu xuyên tâm để kiểm tra hệ số thấm

ngang thớ.

Hình 2.. Sơ đồ chuẩn bị mẫu để kiểm tra hệ số thấm và hệ số khuếch tán L: dọc thớ, R: xuyên tâm, T: tiếp tuyến

Tổng cộng 60 mẫu thấm và 20 mẫu khuếch tán dọc thớ được lấy từ phần còn lại của

những đoạn dài 70 mm trên. Kích thước và cách chuẩn bị mẫu thấm dọc thớ giống như mẫu

thấm ngang thớ. Tất cả 60 mẫu thấm dọc thớ được chia làm 2 phần bằng nhau để xác định

hệ số thấm khí và hệ số thấm lỏng. Bằng mũi cưa lỗ rút lõi ϕ24 mm, 20 mẫu khuếch tán dọc

thớ có hình trụ, đường kính 19 mm, dài 17 mm, được khoan rút ra và được cắt, phay và làm

sạch như các mẫu trước đó.

Mỗi đoạn dài 80 mm phía bên trái của sơ đồ được khoan vuông góc bề mặt bằng mũi

cưa lỗ rút lõi ϕ79 mm và sau đó được cắt bằng cưa vanh để có được 2 mẫu hình trụ đường

kính 74 mm với độ dày bằng nhau. Các mẫu hình trụ này được phay nhẵn bề mặt đến độ

dày 8 mm và làm sạch như trên để tạo ra 10 mẫu xuyên tâm và 10 mẫu tiếp tuyến (theo

chiều dày) xác định hệ số khuếch tán ngang thớ.

Hình 2.. Máy khoan rút lõi lấy mẫu để kiểm tra hệ số thấm và hệ số khuếch tán

Các cạnh của tất cả các mẫu được phủ hai lớp nhựa epoxy để đảm bảo khí/nước

không thoát ra cạnh mẫu trong quá trình đo. Các mẫu kiểm tra hệ số thấm khí được cân

bằng ẩm trong buồng khí hậu ở RH (65 ± 2) % và T (20 ± 0,1) ºC tới khi đều đạt độ ẩm 12

%. Các mẫu kiểm tra hệ số khuếch tán được cân bằng ẩm trong một buồng khí hậu khác ở

RH (75 ± 2) % và T (35 ± 0,1) ºC để đạt độ ẩm 14 %.

Phương pháp đo hệ số thấm:

Trước đây, hệ số thấm khí và lỏng được đo bằng tốc độ dòng di chuyển qua một mẫu

gỗ có chiều dài và diện tích đã biết dưới một chênh lệch áp suất nhất định [52], [57] và được

tính toán thủ công qua phương trình của định luật Darcy [79].

Trong nghiên cứu này, các phép đo và tính toán hệ số thấm được thực hiện tự động

trên máy Porometer 1000 Porolux IB-FT GmbH, Berlin, Đức (Hình 2.4) và được điều khiển

bằng máy tính. Khi thực hiện phép đo với chất khí (không khí trong khí quyển), áp suất khí

được gia tăng cho đến khi đạt được 4200 mbar. Khi thực hiện với chất lỏng (nước mưa), áp

suất được gia tăng và duy trì ở 2000 mbar trong 0,5 phút để đo hệ số thấm dọc và ở 4500

mbar trong 30 phút để đo hệ số thấm ngang. Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ nhớt của chất khí

và chất lỏng và độ dày mẫu (giá trị trung bình ở 3 vị trí ) được nhập vào phần mềm trước

khi chạy phép. Diện tích mẫu 298,6 mm2 là hằng số vì tất cả các phép đo đều sử dụng cùng

một ngăn chứa mẫu SH25 (Hình 2.4).

Hình 2.. Máy đo hệ số thấm Porolux 1000 Porometer 1 - đầu vào của khí nén 7 bar; 2 - ống dẫn khí nén đến bình chứa nước - 3; 4 - ngăn chứa mẫu; 5 - cân lượng nước thấm ra được kết nối với máy tính; 6 - màn hình máy tính hiển thị thông số và kết quả đo; 7 - mẫu

Phương pháp đo hệ số khuếch tán ẩm:

Sử dụng phương pháp ổn định để xác định hệ số khuếch tán ẩm. Phép đo là dựa trên

mối quan hệ giữa áp suất riêng phần của hơi ẩm và độ ẩm tương đối của môi trường ở nhiệt

độ cố định. Nếu hai bề mặt mẫu tiếp xúc với hai mức RH khác nhau, có sự chênh lệch áp

suất hơi ẩm. Đây là động lực của dòng khuếch tán qua mẫu [109]. Khối lượng hút hoặc nhả

ẩm được cân qua mẫu tại các khoảng thời gian trong quá trình thí nghiệm được dùng để tính

toán hệ số khuếch tán [98].

Việc xác định được thực hiện

trên hệ thống PVC-CHA với dụng cụ đo vaporimeter theo mô tả của Redman và đồng tác

giả (2012) [79] (Hình 2.5).

Các mẫu dọc thớ và ngang thớ hình trụ đường kính 19 mm và 74 mm được đặt lên

các cốc thủy tinh có đường kính tương tự chứa dung dịch bão hòa của nước tinh khiết và

natri clorua (ACS regent, ≥ 99,0 %) để tạo độ ẩm tương đối ổn định trong cốc thuỷ tinh

(RH2 = 75 %). Môi trường này tạo mặt dưới của mẫu đạt EMC 14 % ở 35 ºC. Để tạo vòng

đệm kín khí xung quanh giữa mẫu và bình, ống nhựa PVC được sử dụng cùng một ống săm

cao su chèn vào giữa (Hình 2.6). Việc lắp mẫu và cốc thuỷ tinh vào ống PVC cần hỗ trợ của

máy bơm chân không để hút săm cao su ép sát vào thành ống PVC. Ống săm này sẽ tự căng

ra khi bỏ hút chân không và tự bó sát vào mẫu và cốc thuỷ tinh tạo ra một lớp đệm kín khí.

a b

Hình 2.. Ảnh chụp các vaporimeter a - mẫu ngang thớ (xuyên tâm và tiếp tuyến); b - mẫu dọc thớ

Với mục đích tạo ra một gradient áp suất hơi ẩm giữa hai bề mặt của mẫu, các

vaporimeter được đặt trong một tủ khí hậu có độ ẩm tương đối RH1 là 40 % và nhiệt độ 35

ºC không đổi tạo môi trường EMC là 7 % cho mặt trên của mẫu. Gradient áp suất ẩm này

tạo ra dòng khuếch tán đi qua mẫu. Lưu lượng khuếch tán được nhận biết bằng cách cân

vaporimeter định kỳ theo thời gian.

Thực hiện cân vaporimeter ngay từ khi bắt đầu thí nghiệm nhưng khối lượng của hơi

ẩm khuếch tán qua mẫu (tổng độ giảm khối lượng của vaporimeter) được ghi nhận khi sự

giảm khối lượng bắt đầu ổn định (sau vài ngày, biểu đồ của hàm số giảm khối lượng theo

thời gian trở thành một đường thẳng). Việc cân vaporimeter bên trong tủ khí hậu thông qua

găng tay được lắp kín trên cửa tủ và sử dụng cân đặt bên trong tủ (Hình 2.7) cho độ chính

xác cao trong bất kể thời gian thí nghiệm nào.

Hình 2.. Tủ khí hậu có găng tay để thao tác cân mẫu không mở cánh tủ

Hệ số khuếch tán ẩm được tính theo Công thức 2.3 [79].

(2.3)

Trong đó:

Db - hệ số khuếch tán (m2.s-1)

m - khối lượng của hơi ẩm khuếch tán qua mẫu (kg)

L - chiều dài mẫu theo hướng dòng chảy (m)

t - thời gian (s)

A - diện tích mặt cắt ngang mẫu (m2)

G - tỷ trọng ở độ ẩm cuối cùng của mẫu

- khối lượng riêng của nước, được lấy 1000 kg.m-3

= (Xb+Xt)/2 - chênh lệch độ ẩm giữa hai bề mặt mẫu (kg.kg-1); Xb - độ ẩm mặt

dưới mẫu (kg.kg-1); Xt - độ ẩm mặt trên mẫu (kg.kg-1).

Phương pháp thống kê sự khác biệt giữa các kết quả đo:

Sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về hệ số thấm và hệ số khuếch tán giữa các chiều

hướng được đánh giá bằng phân tích phương sai một yếu tố (ANOVA). Sự so sánh được

thực hiện với mức ý nghĩa α = 0,05. Nếu giá trị P trong bảng ANOVA nhỏ hơn 0,05, sự khác

biệt giữa các giá trị là có ý nghĩa. Độ lệch chuẩn (SD) cũng được xác định và trình bày cùng

với giá trị trung bình.

Khối lượng riêng cơ bản

Trên đoạn còn lại của mỗi thanh gỗ ở Hình 2.2, cắt 10 mẫu L x R x T = 25 x 25 x 25

mm bằng cưa vanh và ngâm trong bình chứa nước tinh khiết có hút chân không 48 giờ để

mẫu đạt độ ẩm bão hoà (Hình 2.8 - Mẫu 2).

Hình 2.. Chuẩn bị mẫu xác định khối lượng riêng cơ bản (mẫu 2), độ co rút và điểm bão hoà thớ gỗ (mẫu 1)

Xác định khối lượng riêng cơ bản theo tiêu chuẩn AS/NZS 1080.3:2000 [24] (quy

định tương tự như TCVN 13707 - 2:2023 [18]). Khối lượng riêng cơ bản được xác định

bằng việc đo kích thước 3 chiều để tính thể tích mẫu gỗ khi độ ẩm đạt bão hoà và cân khối

lượng mẫu khô kiệt, tính theo Công thức 2.4.

(2.4)

Trong đó:

- Khối lượng riêng cơ bản (kg/m3)

- Khối lượng mẫu khô kiệt (kg)

- Thể tích mẫu khi đạt độ ẩm bão hoà (m3)

Độ co rút và điểm bão hoà thớ gỗ

Việc chuẩn bị và số lượng mẫu tương tự như khi xác định khối lượng riêng cơ bản

(Mẫu 1 - Hình 2.8). Mẫu được cắt tạo 10 lát dày 0,8 mm, vuông góc với chiều dọc thớ và

không nứt vỡ bằng thiết bị cắt lát (Hình 2.12). Trong đó, 5 lát sử dụng để đo độ co rút theo

chiều xuyên tâm và 5 lát theo chiều tiếp tuyến. Sử dụng các mẫu mỏng là để độ ẩm đồng

đều tại các vị trí và không sinh ra nứt vỡ và mo móp suốt quá trình thoát ẩm khi thực hiện

[77].

Ở tất cả các phép đo, mẫu cắt lát được kẹp giữ và treo lên trong phòng có điều kiện

môi trường như nhau (T = 25 oC, RH = 24 % và EMC = 5 %) để thoát ẩm. Kẹp giữ mẫu

được cân ngay khối lượng ban đầu, sau đó cứ 5 phút cân lại để xác định độ ẩm theo Công

thức 2.5. Quá trình được dừng lại khi khối lượng mẫu không thay đổi.

(2.5)

Trong đó:

- Độ ẩm của mẫu tại các thời điểm đo (%)

- Khối lượng kẹp giữ mẫu còn tươi (ngay khi cắt lát và kẹp giữ) (g)

- Khối lượng kẹp giữ chưa có mẫu (g)

- Khối lượng mẫu sấy khô kiệt (không có kẹp giữ) (g)

Hình 2.. Ảnh mô tả mẫu và quá trình xác định độ co rút

Mỗi lần cân, kẹp giữ mẫu được chụp ảnh bằng máy ảnh kỹ thuật số ống kính hiển vi

Microscope Camera 5MP USB QC-3199 có độ phóng đại từ 10x tới 300x và trích xuất vào

phần mềm ImageJ để đo sự thay đổi kích thước mẫu theo thời gian (Hình 2.9). Vị trí 2 điểm

đo trên ảnh theo hướng xuyên tâm/tiếp tuyến nằm ở khoảng giữa của cạnh mẫu và được

đánh dấu để cố định trong các lần đo.

Công thức 2.6 được sử dụng để xác định độ co rút.

(2.6)

Trong đó:

- Độ co rút của mẫu tại các thời điểm đo (%)

- Kích thước hướng xuyên tâm/tiếp tuyến của mẫu tại thời điểm ban đầu

(pixcel)

- Kích thước hướng xuyên tâm/tiếp tuyến của mẫu tại thời điểm đo (pixcel)

Điểm bão hoà thớ gỗ FSP được xác định là giao điểm của đường thẳng kéo dài đoạn

tuyến tính của đường cong co rút với trục MC trên đồ thị quan hệ giữa MC và mức độ co rút

[77].

2.2.3.2.

Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến

khuyết tật

Sơ đồ Hình 2.10 được sử dụng cho mẻ sấy tập huấn phương pháp cắt lát tại DAF với

chiều dài thanh gỗ là 1800 mm. Trong nội dung này, chiều dài gỗ là 900 mm nên số thanh

kê trên 1 lớp gỗ giảm từ 4 thành 3. Cách xếp mẫu MC a (kiểm tra độ ẩm trung bình), MCg

(kiểm tra mức chênh lệch độ ẩm trong tấm gỗ) cũng thay đổi về vị trí, nhưng nguyên lý là

tương tự.

Hình 2.0. Sơ đồ xếp đống gỗ sấy để rút 2 mẫu MCa và 2 mẫu MCg

Thiết bị thí nghiệm:

- Lò sấy gỗ quy chuẩn Shepherd Systems P/L, Melb Uni 2074-4 do Úc thiết kế chế

tạo (Hình 2.11) dùng để sấy thí nghiệm.

Hình 2.. Lò sấy gỗ quy chuẩn Melb Uni 2074-4

- Lò sấy mẫu Memmert của Đức dùng sấy mẫu khô kiệt.

- Cưa vanh: cắt mẫu kiểm tra độ ẩm và mức chênh lệch độ ẩm.

- Thiết bị cắt lát như Hình 2.12: chế tạo tại Việt Nam theo thiết kế của DAF, dùng để

cắt lát mẫu mỏng cho xác định mức chênh lệch độ ẩm.

Hình 2.. Thiết bị cắt lát mẫu gỗ mỏng

- Thiết bị đo nhiệt độ và độ ẩm môi trường trong lò sấy HOBO meter của Mỹ và thiết

bị đo tốc độ gió Testo 405i Smart Probe của Đức (Hình 2.13) được đặt vào khe gió giữa 2

lớp gỗ sấy và được điều khiển, lưu trữ dữ liệu, vẽ biểu đồ thông số môi trường sấy tự động

trên điện thoại thông minh.

a b

Hình 2.. Thiết bị đo thông số môi trường sấy a - đo nhiệt độ và RH HOBO meter; b - đo tốc độ gió Testo 405i Smart Probe

Chế độ sấy:

Bảng 2.. Chế độ sấy cứng với dốc sấy U = 4,4 - 5,0

Các bước thực hiện MCa (%) T (oC) RH (%) 90 60 EMC (%) 24 Dốc sấy U - Thời gian (h) 6 Gia nhiệt + xử lý phun ẩm

> 50 60 72 11,4 4,4 -

50 - 40 60 60 9,1 4,4 - Giai đoạn sấy đầu

40 - 30 60 46 6,8 4,4 -

30 70 70 10 3,0 6 Xử lý phun ẩm giữa chừng

30 - 20 70 28 4,0 5,0 -

20 - 15 70 20 3,0 5,0 - Giai đoạn sấy cuối

15 - 12 70 15 2,4 5,0 -

12 70 78 12 1,0 6 Xử lý cuối (điều hoà ẩm)

12 - - - - - Kết thúc, để nguội

Bảng 2.. Chế độ sấy mềm với dốc sấy U = 2,0 - 2,5

Các bước thực hiện MCa (%) T (oC) RH (%) EMC (%) Dốc sấy U Thời gian (h)

40 98 25,0 - 6 Gia nhiệt + xử lý phun ẩm

> 50 40 98 25,0 2,0 -

50 - 40 40 92 20,0 2,0 - Giai đoạn sấy đầu

40 - 30 40 80 15,0 2,0 -

30 60 90 17,2 1,7 6 Xử lý phun ẩm giữa chừng

30 - 20 60 54 8,0 2,5 -

20 - 15 60 40 6,0 2,5 - Giai đoạn sấy cuối

15 - 12 60 30 4,8 2,5 -

12 60 75 12 1,0 6 Xử lý cuối (điều hoà ẩm)

12 - - - - - Kết thúc, để nguội

Để đánh giá sự ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật gỗ Keo tai

tượng khi sấy, 02 mẻ sấy quy chuẩn với 02 chế độ sấy cứng (mẻ số 1) và mềm (mẻ số 2) đã

được thực hiện (Bảng 2.1-2.2).

Các yếu tố cố định: Tốc độ gió (2 m/s), thanh kê dày x rộng = 20 x 20 mm.

Phương pháp xác định độ ẩm trung bình mẻ sấy (MCa): 2 thanh mẫu đại diện (ký

hiệu số 1 và 2) được kiểm tra độ ẩm trung bình ban đầu MC ai bằng cân - sấy và được rút ra

định kỳ mỗi ngày một lần để cân và xác định MCat theo công thức sau:

(2.7)

Trong đó:

- Độ ẩm trung bình của thanh mẫu tại các thời điểm đo (%)

- Khối lượng thanh mẫu tại các thời điểm đo (g)

- Khối lượng ban đầu của thanh mẫu (g)

- Độ ẩm trung bình ban đầu của thanh mẫu (%)

Phương pháp xác định mức chênh lệch độ ẩm trong tấm gỗ sấy (MCg): Sau mỗi ngày

sấy, rút 2 thanh mẫu (ký hiệu số 3 và 4) để cắt mẫu L x W = 25 x 25 mm (giữ nguyên chiều

dày) bằng cưa vanh sau khi cắt bỏ phần đầu dài 15 mm. Tổng 20 lát cắt có chiều dày khoảng

1 mm được cắt từ 2 bề mặt dần vào tâm lập tức được đo chiều dày và cân, sau đó sấy khô

kiệt ở nhiệt độ 103 ± 2 oC để xác định độ ẩm từng lát. Đồ thị độ ẩm theo vị trí từng lát thể

hiện mức chênh lệch độ ẩm trong tấm gỗ sấy.

Phương pháp đánh giá khuyết tật gỗ sấy:

Khuyết tật nứt ngầm không được thực hiện trong nghiên cứu này vì không có thiết bị

mô phỏng mức độ nứt đòi hỏi mẫu không bị phá huỷ.

Các khuyết tật nứt mặt, nứt đầu được đo chiều dài vết nứt khả kiến. Biến dạng mo

móp được đo tổng chiều sâu vị trí bị mo móp nhất của 2 bề mặt ván. Tiêu chuẩn AS/NZS

4787:2001 [25] được sử dụng làm phương pháp đo. Các biến dạng cong vênh (cong mặt -

bow, cong cạnh - spring, vặn vỏ đỗ - twist và cong lòng máng - cup) được đo chiều cao chỗ

cong vênh nhất theo tiêu chuẩn AS 2082:2007 [23].

Khuyết tật và biến dạng được đo trên 10 thanh trong đống gỗ sấy. Trừ 2 hàng chứa

mẫu đo MCa, MCg, mỗi hàng lấy 1 thanh thứ 2 từ phía ngoài bên trái vào tại 4 thời điểm:

trước sấy, khi độ ẩm trung bình đạt 50 %, 20 % và sau sấy để mô tả được diễn biến khuyết

tật trong quá trình sấy của hai mẻ sấy cứng, mềm khác nhau.

2.2.3.3.

Phương pháp xây dựng mô hình toán học

Mô hình Transpore hai chiều của Redman và đồng tác giả (2017) [78] đã được ứng

dụng để tiến hành nội dung nghiên cứu này.

Các phương trình bảo toàn được sử dụng làm các thuật toán trong mô hình:

Sự bảo toàn chất lỏng, hơi nước, chất khí và entanpi cho phép suy ra một tập hợp các

phương trình điều khiển sự vận chuyển trong môi trường xốp được đưa vào để lập trình cho

mô hình. Chi tiết các phương trình bảo toàn và các điều kiện sử dụng trong mô hình đã được

Redman và đồng tác giả (2017) công bố [78].

- Phương trình bảo toàn chất lỏng:

(2.8)

- Phương trình bảo toàn năng lượng:

(2.9)

- Phương trình bảo toàn chất khí:

(2.10)

- Vận tốc của pha lỏng và pha khí được đưa ra bởi Định luật Darcy:

(2.11)

Trong đó: - tỷ số thể tích; - tỷ số khối lượng; - khối lượng riêng (kg/m 3); - vectơ

tốc độ khối (m/s); - tỷ số Poisson; - ten xơ khuyếch tán (m 2/s); - ten xơ thấm tuyệt đối

(m2); - hệ số truyền nhiệt (W/m2·K); - áp suất (Pa); - nhiệt độ (K); - độ rỗng (m 3/m3); - ten

xơ thấm dẫn tương đối (m2); - độ nhớt động lực học của khí (Pa·s); - điện áp pha; - vô

hướng theo chiều sâu;

Các chỉ số dưới: - pha lỏng; - hơi nước; - pha khí; - chất lỏng, ; - nước liên kết; -

pha rắn; - không khí; - gỗ; - đặc tính ảnh hưởng của gỗ.

Các giả thuyết xây dựng mô hình:

- Gỗ Keo tai tượng có kích thước L x W x T là 900 x 80 x 25 mm và các đặc tính đã

được xác định như Bảng 2.3.

Bảng 2.. Các đặc tính gỗ Keo tai tượng đã xác định

Đặc tính gỗ

Độ ẩm ban đầu (%) Giá trị đã đo 152,53 Mã hóa trong Matlab Xbar2ph

Điểm bão hòa thớ gỗ FSP (%) 25,28 FSP

Khối lượng riêng cơ bản (kg/m3) 511 rhowood

Tổng độ rỗng tế bào (%) 47,15 phit

Hệ số đẳng nhiệt trao đổi ẩm 1 C1iso/C2iso

KgL Hệ số thấm khí chiều dọc thớ (10-15 m2) 2184,82

KgR Hệ số thấm khí chiều xuyên tâm (10-15 m2) 31,18

KgT Hệ số thấm khí chiều tiếp tuyến (10-15 m2) 29,71

KwL Hệ số thấm lỏng chiều dọc thớ (10-15 m2) 539,11

KwR Hệ số thấm lỏng chiều xuyên tâm (10-15 m2) 1,36

KwT Hệ số thấm lỏng chiều tiếp tuyến (10-15 m2) 0,40

DbL Hệ số khuếch tán ẩm chiều dọc thớ (10-10 m2 s-1) 13,73

DbR Hệ số khuếch tán ẩm chiều xuyên tâm (10-10 m2 s-1) 1,33

DbT Hệ số khuếch tán ẩm chiều tiếp tuyến (10-10 m2 s-1) 0,52

- Các dữ liệu nhập vào cho mô hình Transpore hai chiều gồm hai phần là đặc tính gỗ

Keo tai tượng đã được xác định (Bảng 2.3) và thông số môi trường sấy. Khi nghiên cứu các

chế độ sấy với các thông số khác nhau, chỉ cần chỉnh sửa các mã hóa (code) trong các tệp

dữ liệu lập trình. Dữ liệu Bảng 2.4 giống ở mẻ sấy thực nghiệm với chế độ sấy mềm (U = 2

- 2,5) được đưa vào tệp dữ liệu của mô hình.

Bảng 2.. Các thông số môi trường sấy đưa vào mô hình

RH (%) MCa (%) Tk (oC) Tư (oC)

98 > 60 40 39,4

92 60 - 40 40 39,2

80 40 - 30 40 36,5

54 30 - 20 60 48,8

40 20 - 15 60 44,2

30 15 - 12 60 40,5

- Tất cả các điều kiện tham chiếu, điều kiện biên và điều kiện ban đầu đã được

Redman và đồng tác giả (2017) [78] tính toán và đưa vào mô hình gồm:

+ Nước liên kết và nước tự do được phân biệt rõ ràng bởi công thức:

(2.12)

Trong đó: - độ ẩm gỗ (kg/kg); , , ; - bão hòa thể tích,

+ Cả pha lỏng và hơi nước đều tồn tại suốt quá trình sấy. Áp lực pha lỏng luôn thấp

hơn áp lực pha khí một khoảng đúng bằng áp lực thấm (Pc), . Trong đó:

+ FSP phụ thuộc vào nhiệt độ sấy T theo công thức sau:

(2.13)

+ Các điều kiện biên về môi trường sấy được giả định bằng các công thức sau:

(2.14)

(2.15)

Trong đó: Jw, Je là thông lượng của tổng độ ẩm và tổng entanpi ở bề mặt gỗ sấy; là

hệ số chuyển khối (m/s); c là nồng độ mol (mol/m3); Mv là khối lượng mol của hơi nước

(kg/mol); q là hệ số truyền nhiệt bên ngoài gỗ (W/m2·oC); hv là hệ số truyền nhiệt của hơi

nước (W/m2·K); , là tỷ lệ mol của hơi nước ở ngoài và trên bề mặt gỗ; là nhiệt độ sấy bên

ngoài bề mặt gỗ.

+ Các tấm ván trên 1 lớp thanh kê được xếp sát nhau nên luồng không khí coi như

chỉ đi qua 2 bề mặt trên và dưới và không qua mặt cạnh của tấm ván.

+ Vì điều kiện biên và dữ liệu MC được ghi ở các khoảng thời gian riêng biệt, nên dữ

liệu được chuyển đổi thành các hàm số của thời gian bằng phần mềm TableCurve2D. Hàm

chuyển tiếp xích - ma (Phương trình 2.16) điều chỉnh độ chính xác của các dữ liệu đo nằm

ngoài phạm vi:

(2.16)

Trong đó: a, b, c và d - các hằng số hiệu chỉnh đường cong.

Phương pháp giải các phương trình vi phân:

Phương pháp số được dùng để giải quyết mô hình sấy trong nghiên cứu này. Các

phương trình bảo toàn được giải trong các bước lặp phi tuyến cho mọi sự thay đổi môi

trường sấy. Phương pháp thể tích hữu hạn được sử dụng để giải các phương trình vi phân và

được thực hiện trên mỗi mắt lưới tam giác trong một miền hình chữ nhật. Các mắt lưới được

tạo ra trên mặt cắt ngang và mặt cắt dọc của thanh gỗ.

Hình 2.. Sơ đồ thanh gỗ (a) được mô phỏng dưới dạng lưới của mặt cắt ngang (b) và mặt cắt dọc (c) (Redman, 2012) [78]

Lưới được sử dụng cho các mô phỏng trên mặt cắt ngang: xuyên tâm (R) - tiếp tuyến

(T) bao gồm 7428 phần tử hình tam giác và trên mặt cắt dọc: xuyên tâm/ tiếp tuyến - dọc

thớ (L) bao gồm 6404 phần tử hình tam giác. Các lưới được vẽ trên phần mềm Gmsh-2.4.2

và được trích xuất dữ liệu sang phần mềm Matlab phiên bản R2015a để chạy mô hình. Sử

dụng kích thước thanh gỗ thực tế làm kích thước của hình lưới. Kích thước rộng x dày x dài

của thanh gỗ là 80 x 25 x 900 mm.

Phương pháp kiểm tra độ nhạy của mô hình:

Việc phân tích độ nhạy (sensitivity analysis) của mô hình với từng dữ liệu đầu vào đã

được Redman (2017) [78] thực hiện bằng kỹ thuật OAT (mỗi lần một nhân tố). Nghiên cứu

ở đây sẽ kế thừa các kết quả đó (Bảng 2.5) mà không thực hiện lại. Kết quả cho thấy khối

lượng riêng là yếu tố nhạy nhất tức là có tác động lớn nhất đến sai số của độ ẩm MC cuối

cùng.

Bảng 2.. Thứ tự giảm dần độ nhạy của các yếu tố tác động đến mô hình

Các yếu tố

Khối lượng riêng cơ bản Thứ tự giảm dần của độ nhạy 1

Hệ số khuếch tán ẩm theo chiều xuyên tâm 2

Hệ số thấm khí theo chiều xuyên tâm 3

4 Hệ số đẳng nhiệt trao đổi ẩm c2

Điểm bão hòa thớ gỗ FSP 5

Hệ số thấm khí theo chiều tiếp tuyến 6

Độ ẩm ban đầu 7

8 Hệ số đẳng nhiệt trao đổi ẩm c1

Hệ số thấm khí theo chiều dọc thớ 9

Hệ số khuếch tán ẩm theo chiều tiếp tuyến 10

Hệ số khuếch tán ẩm theo chiều dọc thớ 11

Tổng độ rỗng tế bào 12

Phương pháp mô phỏng của mô hình:

Mô phỏng được thực hiện trên máy tính sử dụng phần mềm Matlab R2015a. Thời

gian mỗi lần chạy mô phỏng tùy thuộc vào mặt cắt ngang hay dọc, ván xẻ xuyên tâm hay

tiếp tuyến, và tốc độ xử lý của máy tình, trung bình khoảng 40 phút. Kết quả mô phỏng diễn

biến giảm ẩm được đối sánh với kết quả nghiên cứu thực nghiệm.

Độ chính xác của mô hình là sai số của MC đầu ra giữa kết quả thực nghiệm với mô

hình, sử dụng sai số toàn phương trung bình gốc (RMSE), tính bằng công thức (Redman,

2017) [78]:

(2.17)

Trong đó:

- Giá trị đầu ra (MC) của mô hình ở thời điểm t

- Giá trị MC của mẻ sấy thực nghiệm ở thời điểm t

- Số điểm dữ liệu rời rạc

Độ chính xác của sự mô phỏng thời gian sấy đến độ ẩm MC 12 % được tính bằng

công thức sau [78]:

(2.18)

Trong đó:

- Sai số thời gian sấy giữa dự đoán của mô hình và thực nghiệm (%)

- Thời gian sấy thực nghiệm (giờ)

- Thời gian sấy dự đoán của mô hình (giờ)

2.2.3.4.

Phương pháp lựa chọn chế độ sấy NLMT

- Thiết bị sấy thí nghiệm: Lò sấy công suất 0,5 m3 gỗ/mẻ được gia nhiệt trực tiếp từ

NLMT qua hệ thống mái vòm với tấm hấp thụ xốp sơn nano màu đen chuyển hoá ánh sáng

thành nhiệt năng. Chiều dọc của mái vòm hấp thụ NLMT được đặt theo hướng Đông - Tây

tại (Đã xóa thông tin), Ngọc Thanh, Phúc Yên, Vĩnh Phúc.

- Độ ẩm ban đầu và độ ẩm kết thúc của mẫu gỗ sấy: Theo dõi thông số sấy và tính

toán thời gian được thực hiện tại cùng một độ ẩm ban đầu (50 ± 2) % và cùng một độ ẩm

kết thúc (12 ± 2) % cho tất cả các mẻ sấy.

- Lựa chọn thông số chế độ sấy:

Thông số nhiệt độ (nhiệt độ khô) trong lò sấy NLMT khó kiểm soát do phụ thuộc vào

ánh nắng mặt trời. Lò sấy được thiết kế hiển thị thông số EMC và nhiệt độ. EMC được điều

chỉnh thông qua hệ thống phun ẩm được lựa chọn làm biến số để thay đổi dốc sấy, nhiệt độ

sấy được để tự nhiên theo ánh nắng. Các thông số khác như tốc độ gió 2 m/s, kích thước

thanh kê (20 x 20) mm được cố định.

Theo Bảng phân nhóm gỗ sấy của Hồ Xuân Các (1999) [3], chế độ sấy hai cấp cho

nhóm III (gỗ Keo tai tượng thuộc nhóm này) là dốc sấy 2,0 ở giai đoạn đầu và dốc sấy 2,4 ở

giai đoạn cuối [14]. Do có khoảng thời gian không gia nhiệt vào ban đêm và lúc không nắng

để điều tiết chênh lệch ẩm nên gỗ có thể sấy với dốc sấy lớn hơn ở lò sấy NLMT. Các dốc

sấy cho 3 mẻ sấy thí nghiệm là Umin = 2,4; U0 = 2,8; Umax = 3,2.

Bảng 2.. Chế độ cài đặt sấy thí nghiệm bằng NLMT

Độ ẩm thăng bằng (EMC, %) Độ ẩm gỗ (MC, %) Mẻ 1 (Umin = 2,4) Mẻ 2 (U0 = 2,8) Mẻ 3 (Umax = 3,2)

25 25 25

Khởi lò (từ khi bắt đầu tới 6 giờ sang hôm sau) >50 - 40 16,5 14,0 12,5

40 - 30 12,5 11,0 9,5

30 - 20 8,0 7,0 6,5

20 - 12 5,5 4,5 4,0

Thời gian thí nghiệm các mẻ sấy NLMT: Mẻ 1 từ 09/4/2018 đến 1/7/2018; mẻ 2 từ

24/2/2019 đến 20/4/2019; mẻ 3 từ 26/10/2018 đến 8/12/2018.

- Đánh giá chất lượng gỗ sấy:

Mức độ co rút theo chiều dày và chiều rộng gỗ sấy chủ yếu phụ thuộc vào đặc điểm

của gỗ nên việc xác định sẽ giúp tìm hiểu và đánh giá về đối tượng gỗ sấy.

Mức độ nứt vỡ, cong vênh chịu tác động bởi quá trình vận chuyển ẩm và nội ứng suất

trong suốt quá trình sấy nên được sử dụng để phân cấp chất lượng gỗ sấy.

Kiểm tra khuyết tật theo tiêu chuẩn Timber Drying Quality Standard của ATDG

(Australian Timber Drying Group) [26]. Phương pháp kiểm tra trong tiêu chuẩn này cũng

(cid:0) Nứt mặt

tương tự như tiêu chuẩn AS/NZS 4787:2001 [25].

(cid:0) Nứt đầu

NMi = (%)

NDi = (%)

Tổng mức độ nứt vỡ của thanh gỗ thứ i do sấy: Ni = NMi + NDi (%)

(cid:0) Cong vênh:

C = (%)

Hình 2.. Mô tả phép đo cong, vênh của gỗ sấy (ATDG, 1999) [26]; a - Cong cạnh; b - Cong mặt; c - Vặn vỏ đỗ; d - Cong lòng máng

- Kiểm tra độ ẩm tức thời: Độ ẩm tức thời trong quá trình sấy được đo tại 3 vị trí của

các đống gỗ trong lò sấy thông qua ba cặp đầu đo điện trở và hiển thị trên bảng điều khiển

(Hình 2.17).

Hình 2.. Đầu đo độ ẩm của đống gỗ sấy nối với bộ hiển thị

- Kiểm tra các thông số môi trường sấy: Cả hai thiết bị đo

gió và nhiệt độ, độ ẩm môi trường (Hình 2.18) được sử dụng như ở nội dung nghiên cứu ảnh

hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật.

Ngoài ra, lò sấy cũng được lắp đặt đầu đo nhiệt độ và đầu đo EMC báo về bộ điều

khiển để điều chỉnh các thông số môi trường trong suốt quá trình sấy (Hình 2.17).

2.2.3.5.

Phương pháp đề xuất quy trình sấy NLMT

Chế độ sấy sau khi được lựa chọn ở nội dung nghiên cứu trên tiếp tục được khảo

nghiệm 2 mẻ sấy để hiệu chỉnh và đề xuất quy trình sấy trên lò sấy quy mô 40 m3 gỗ xẻ/1

mẻ tại Công ty Cổ phần Chế biến gỗ Nội thất PISICO Bình Định.

- Thiết bị sấy khảo nghiệm: Lò sấy NLMT có hình dạng mái vòm (Hình 2.19) và một

số thông số kỹ thuật sau:

+ Kích thước: rộng x sâu = 10.000 x 6.000 mm; điểm cao nhất 4.600 mm; chiều cao

xếp gỗ tối đa 3.200 mm.

+ Kết cấu mái: Lớp trên cùng là tấm polyme 2 lớp trong suốt để che mưa, lấy ánh

nắng và cách nhiệt. Lớp thứ hai là vật liệu hấp thụ NLMT do Trung tâm Công nghệ cao -

Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam chế tạo, cách lớp trên 30 cm để tạo kênh

tuần hoàn. Lớp dưới cùng là tôn lạnh giữ tấm hấp thụ và cách nhiệt.

+ Hệ thống tuần hoàn gió: 5 quạt đảo chiều quay đặt giữa mái và thổi gió xuống

(hoặc hút lên) khe giữa hai chồng gỗ xếp hai bên lò sấy. Tốc độ gió trong khe giữa hai lớp

gỗ sấy là 2 m/s (khi xếp 30 m3 gỗ sấy, với chiều dày thanh kê 25 mm).

Hình 2.. Lò sấy NLMT khảo nghiệm

+ 04 quạt xả ẩm ra môi trường quạt đặt ở hai bên thành và gần đáy lò sấy.

+ Thiết bị điều khiển: Công tắc bật quạt tuần hoàn gió; công tắc bật quạt xả ẩm; bộ

điều khiển lò sấy bán tự động LG-38 Helios ghi dữ liệu từ 02 đầu dò nhiệt độ khô và ướt; 4

dây cảm biến đo độ ẩm gỗ; và hẹn giờ đảo chiều quạt gió.

- Thiết bị sấy đối chứng:

Lò sấy hơi nước với một số thông số kỹ thuật sau: quy mô công suất 30 m 3 gỗ xẻ/mẻ,

chiều dày 25 ± 1 mm; tốc độ tuần hoàn gió: 2 m/s; nhiệt độ sấy: 50 - 65 oC; thiết bị điều

khiển theo thông số môi trường sấy được đo là nhiệt độ khô và EMC.

- Phương pháp đánh giá chất lượng và hiệu quả kinh tế:

+ Các chỉ tiêu chất lượng được xác định là mức độ nứt vỡ và sự đồng đều độ ẩm của

các thanh gỗ ở các vị trí khác nhau trong một mẻ sấy. Các chỉ tiêu này được đánh giá để

phân loại chất lượng gỗ sấy theo tiêu chuẩn AS/NZS 4787:2000 [25].

+ Thông qua các mẻ sấy khảo nghiệm NLMT, chi phí sấy được sơ bộ tính toán và so

sánh, đánh giá với mẻ sấy đối chứng.

ươ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Ch ng 3

3.1. Ảnh hưởng của đặc điểm cấu tạo và đặc tính gỗ Keo tai tượng đến quá trình vận

2.1.1.1.Đặc điểm cấu tạo

3.1.1.1.Cấu tạo hiển vi

chuyển ẩm

Kết quả đánh giá cấu tạo hiển vi bằng trực quan cho thấy kích thước các tế bào và lỗ

thông ngang nằm trong phạm vi của kết quả trước đây đã công bố [22], [81], [83]. Các đặc

a) Mạch gỗ:

điểm cấu tạo hiển vi chi tiết như ở dưới đây.

- Hình thức phân bố: mạch phân tán (Hình 3.1-a). Trên mặt cắt ngang, các lỗ mạch

trải khắp vòng sinh trưởng. Walker (2006) [104] cho rằng gỗ sớm của những loại gỗ có

mạch vòng thường có tính thấm cao hơn gỗ sớm của các loại gỗ có mạch phân tán do đường

kính của các lỗ mạch phần gỗ sớm trong mạch vòng có đường kính lớn hơn phần gỗ muộn.

Như vậy, hình thức mạch phân tán trong gỗ Keo tai tượng sẽ hạn chế được sự chênh lệch ẩm

giữa phần gỗ sớm và phần gỗ muộn cũng như sự chênh lệch ẩm trên toàn bộ phần gỗ lõi

theo hướng xuyên tâm.

a b

Hình 3.. Lỗ mạch trên mặt cắt ngang a - ảnh OM x 20 lần mô tả mạch phân tán đều khắp trong vòng sinh trưởng; b - ảnh SEM x 250 lần mô tả vách tế bào mạch gỗ không có cấu tạo xoắn ốc

- Hình thức tụ hợp: không sắp xếp theo một kiểu đồng nhất, thường có mạch đơn,

mạch kép, chủ yếu mạch kép 2 và kép 3, ít xuất hiện mạch kép 4 trở lên, đôi khi có cụm

(nhóm) mạch gỗ (Hình 3.1-a). Điều này làm cho sự vận chuyển ẩm theo chiều dọc thớ trong

gỗ Keo tai tượng là dễ dàng hơn so với các loại gỗ chỉ có mạch đơn với đường kính lỗ mạch

tương đương vì cùng một lượng ẩm, nó có thể đi theo từ 2 đến 3 đường (từ 2 đến 3 ống

mạch) trong các mạch kép hoặc nhóm.

- Hình dạng lỗ mạch thường là hình trứng, ô van hoặc hình tròn. Vách tế bào không

có cấu tạo xoắn ốc (Hình 3.1-b). Cấu tạo này là một yếu tố làm cho co rút theo chiều dọc

thớ gỗ Keo tai tượng giảm nhưng co rút theo chiều ngang thớ tăng lên so với các loại gỗ có

cấu tạo vách tế bào xoắn ốc khi chưa tính đến các đặc điểm cấu tạo khác [ 104]. Lỗ mạch có

kích thước trung bình, đường kính theo hướng tiếp tuyến từ 88 µm đến 200 µm, số lượng từ

5 lỗ/mm² đến 8 lỗ/mm², một số rất ít có đường kính từ 35 µm đến 40 µm. Đường kính lỗ

mạch nhỏ hơn so với gỗ Tếch (Tectona grandis) tới 270 µm [81] có thể là một trong các lý

do làm gỗ Keo tai tượng sấy chậm hơn.

- Hình 3.2-a cho thấy lỗ xuyên mạch đơn, không có màng ngăn, gần như mở hoàn

toàn, chỉ có gờ thấp từ 2 µm tới 3 µm. Trong mạch gỗ đôi khi xuất hiện chất tích tụ (Hình

3.2-b) nhưng không có thể bít. Cấu tạo này cho thấy nước vận chuyển theo chiều dọc mạch

gỗ ít bị cản trở.

a b

Hình 3.. Mạch gỗ trên mặt cắt tiếp tuyến và mặt cắt ngang a - ảnh SEM x 190 lần mô tả lỗ xuyên mạch; b - ảnh SEM x 75 lần mô tả chất tích tụ

- Lỗ thông ngang giữa các mạch là lỗ thông ngang có vành (Hình 3.3). Lỗ thông

ngang giữa mạch với tế bào mô mềm dọc hoặc tia gỗ là lỗ thông ngang nửa có vành đến có

vành (Hình 3.4). Tất cả được xếp so le, không xếp thành hàng, thành tầng, đường kính trung

bình từ 6 µm đến 9 µm. Các lỗ thông ngang này là đường dẫn cho ẩm vận chuyển theo

chiều ngang giữa mạch gỗ và các tế bào lân cận được dễ dàng hơn [91], [94], [104].

Hình 3.. Lỗ thông ngang trên vách giữa các mạch gỗ (mặt cắt tiếp tuyến)

Hình 3.. Lỗ thông ngang giữa mạch và tia (mặt cắt xuyên tâm)

b) Sợi gỗ:

- Tế bào sợi gỗ hình đa giác trên mặt cắt ngang (Hình 3.5). Hai đầu sợi gỗ nhọn,

không tù (Hình 3.6-a,b).

- Tế bào sợi gỗ có vách dày (3,15 ± 0,13) µm, đường kính (18,80 ± 0,63) µm, đường

kính ruột (12,88 ± 0,66) µm, chiều dài (1203,05 ± 68,53) µm.

Hình 3.. Ảnh OM x 400 lần quan sát sợi gỗ trên mặt cắt ngang

Hình 3.. Mặt cắt xuyên tâm và tiếp tuyến quan sát sợi gỗ, tia gỗ và tế bào mô mềm a - SEM tiếp tuyến x 700 và 400 lần; b - SEM xuyên tâm x 270 và 370 lần

- Tỷ lệ giữa đường kính ruột (Dfl) và độ dày vách tế bào sợi gỗ (Tfw) là Dfl/Tfw = 4,09.

Khi so sánh với tỷ lệ này ở gỗ Bạch đàn chanh của Úc (Corymbia citriodora) (0,66) [77], gỗ

Keo tai tượng cao hơn 6,2 lần và so sánh với các loại bạch đàn Úc khác [77] gồm E. obliqua

(3,25), E. pilularis (2,27), E. marginata (3,08), gỗ Keo tai tượng cao hơn từ 1,3 lần đến 1,8

lần. Sự chênh lệch lớn về tỷ lệ này so với các loại gỗ Bạch đàn đồng nghĩa với vách tế bào sợi

gỗ Keo tai tượng mỏng hơn nhiều. Đây là lý do dẫn đến mức độ mo móp (collapse) của gỗ

Keo tai tượng là rất lớn. Kết quả nghiên cứu của Redman (2017) về các loại gỗ Bạch đàn Úc

cho thấy xu hướng giảm cấp chất lượng gỗ sấy do mo móp là tăng dần khi D fl/Tfw tăng. Đồ thị

Hình 3.7-a là sự kết hợp kết quả nghiên cứu 04 loại gỗ Bạch đàn Úc và gỗ Keo tai tượng thể

hiện xu hướng này một cách rõ ràng. Gỗ bị mo móp như Hình 3.7-b được gặp rất nhiều trong

các nghiên cứu và thực tế sản xuất về sấy gỗ Keo tai tượng.

a b

Hình 3.. Xu hướng giảm cấp chất lượng gỗ sấy do mo móp theo tỷ lệ Dfl/Tfw a - Xu hướng giảm cấp do mo móp tăng dần theo sự tăng tỷ lệ Dfl/Tfw; b - hình ảnh gỗ Keo tai tượng bị mo móp khi sấy. Nguồn số liệu các loại gỗ Bạch đàn ở Úc: Redman (2017) [77]

- Lỗ thông ngang trên tế bào sợi gỗ chủ yếu nằm ở vách xuyên tâm (không thấy ở

vách tiếp tuyến), thường ở nơi tiếp xúc giữa sợi và tia gỗ, số lượng ít, là những lỗ thông

ngang đơn, nửa có vành đến có vành (Hình 3.8), có đường kính từ 2 µm đến 4 µm.

Hình 3.. Hình ảnh lỗ thông ngang của sợi gỗ (trên mặt cắt xuyên tâm)

Lỗ thông ngang này là kênh vận chuyển ẩm theo chiều tiếp tuyến và cũng có vai trò

c) Tế bào mô mềm dọc:

cân bằng tốc độ vận chuyển ẩm giữa chiều xuyên tâm và chiều tiếp tuyến [91], [104].

- Tế bào mô mềm dọc vây quanh mạch gỗ trên mặt cắt ngang kín, hình tròn hoặc

không kín (Hình 3.9-a,b) làm cho khả năng vận chuyển nước theo chiều ngang thớ trong gỗ

Keo tai tượng kém hơn so với các loại gỗ có tế bào mô mềm dọc liên kết mạch gỗ thành dài

rộng/hẹp [104].

a b c

Hình 3.. Các ảnh mặt cắt ngang và xuyên tâm quan sát tế bào mô mềm a - SEM cắt ngang x 100 450 lần; b, c - SEM xuyên tâm, lần lượt x 100 lần và x 370 lần

- Ngoài ra, tế bào mô mềm dọc còn phân tán nằm rải rác cùng sợi gỗ (Hình 3.9-c).

Đây có thể là các vị trí khởi nguồn của các vết nứt khi sấy.

- Tế bào mô mềm dọc nối với nhau thành dây với

số lượng từ 2 tế bào đến 4 tế bào trên 1 dây. Vai trò vận chuyển ẩm bằng thấm của tế bào mô

mềm dọc, giống như tia gỗ, gần như là không có nên không ảnh hưởng nhiều đến tốc độ sấy,

d) Tia gỗ:

nhưng có thể là khởi nguồn của các vết nứt khi sấy [91].

- Tia gỗ chủ yếu là tia 1 dãy và ít tia 2 dãy. Vị trí 2 dãy không rộng hơn vị trí 1 dãy

quá nhiều (Hình 3.10). Tia phân bố tương đối đều khắp, không theo quy tắc.

Hình 3.. Các ảnh OM mặt cắt dọc thớ quan sát tia gỗ a - xuyên tâm x 100 lần; b - tiếp tuyến x 40 lần

- Chiều cao tia gỗ từ 100 μm đến 300 μm và có tia gỗ cao tới 500 μm. Chiều rộng tia

gỗ từ 5 μm đến 12 μm. Theo chiều cao, tia gỗ có từ 4 tế bào đến 21 tế bào và có thể lên tới

30 tế bào. Theo chiều dọc tia, không có cấu tạo xếp thành hàng hoặc thành tầng, không có

cấu tạo lớp, nhưng các tế bào tia gỗ vẫn là các viên trụ nối nhau qua một vách ngăn (Hình

3.6, 3.11).

- Các nghiên cứu trước đây cho rằng, mặc dù

tia gỗ chiếm thể tích lớn trong gỗ lá rộng, nhưng vai trò của tia gỗ trong quá trình vận

chuyển ẩm theo chiều xuyên tâm là không nhiều, được coi như bằng với vai trò của lỗ thông

ngang giữa tia gỗ và sợi gỗ ở mặt cắt xuyên tâm cho quá trình vận chuyển ẩm theo chiều

tiếp tuyến [91]. Giống như tế bào mô mềm dọc, tia gỗ trong gỗ lõi là nơi lưu trữ các chất

tích tụ và tinh thể sau quá trình vận chuyển chất dinh dưỡng cũng như quá trình phân sinh tế

bào [91]. Sự vận chuyển nước theo chiều dọc giữa hai tế bào mô mềm và giữa hai tế bào tia

gỗ phải qua lớp vách ngăn lớn là khó khăn [104]. Tế bào tia gỗ được nhìn rõ trên mặt cắt

xuyên tâm thường có chất tích tụ màu nâu đỏ (Hình 3.13). Đó có thể là các lý do làm cho

cấu tạo tia gỗ Keo tai tượng không có nhiều vai trò trong quá trình vận chuyển ẩm khi sấy.

Tuy nhiên, do thành phần là các tế bào mô mềm dễ bị nứt vỡ và dễ co rút, nên kích thước,

hình dạng, và cách sắp xếp tia gỗ là cơ sở để giải thích sự ảnh hưởng đến mức độ nứt vỡ và

e) Lỗ thông ngang:

chênh lệch co rút giữa chiều xuyên tâm và tiếp tuyến của gỗ sấy.

Tất cả màng lỗ thông ngang trên các tế bào gỗ Keo tai tượng đều không có nút mà

được cấu tạo từ các dải vi sợi xếp ngẫu nhiên, liên tục từ lớp sơ cấp của vách tế bào (Hình

3.12). Như đa số các loại gỗ lá rộng khác, mặc dù màng lỗ thông ngang không mở rõ ràng

như những dải vi sợi trong màng treo của gỗ lá kim, nhưng Walker (2006) [104] cho rằng lỗ

mở trên màng lỗ thông ngang luôn tồn tại. Cấu tạo này của màng lỗ thông ngang làm cho

chênh lệch hệ số thấm giữa gỗ sớm và gỗ muộn (thường tồn tại ở gỗ lá kim do hiện tượng

đóng lỗ thông ngang ở gỗ muộn) là không có [91]. Cùng với cấu tạo mạch phân tán, đây là

một ưu điểm để hạn chế được sự chênh lệch ẩm giữa phần gỗ sớm và gỗ muộn trong 1 vòng

năm cũng như trong toàn bộ các phần gỗ theo hướng xuyên tâm của gỗ Keo tai tượng.

a b

Hình 3.. Các chất chứa trong gỗ a - Chất tích tụ trong tia gỗ; b - tinh thể trong tế bào mô mềm

f) Các chất chứa trong gỗ:

Gỗ không có nhựa, tế bào tinh dầu, tế bào nhớt; không có ống dẫn nhựa dọc/ngang;

không có silica. Trong ống mạch không có thể bít. Chất tích tụ màu nâu đỏ có thấy trong

ống mạch và trong tia gỗ (Hình 3.2-b, Hình 3.13-a). Có tinh thể hình lăng trụ nằm trong tế

bào mô mềm dọc (Hình 3.13-b). Các loại chất tích tụ và tinh thể này là điều khẳng định lại

3.1.1.2.Độ rỗng

khả năng thấm kém của tế bào mô mềm dọc và tia gỗ.

Bảng 3.. Độ rỗng của gỗ xác định trên các mẫu ảnh

Kết quả Trung bình Độ lệch chuẩn Sai số (±)

Độ rỗng ruột tế bào sợi gỗ (%) 37,06 11,21 3,96

16,03 3,88 1,23

Độ rỗng ruột tế bào mạch gỗ (%) Tổng độ rỗng (%) 47,15

Bảng 3.1 và Hình 3.14 là kết quả đo độ rỗng của ruột tế bào sợi gỗ, mạch gỗ và tổng

độ rỗng của gỗ Keo tai tượng thông qua các ảnh chụp SEM và OM sử dụng phần mềm

ImageJ và xu hướng tăng dần tốc độ sấy theo độ rỗng khi so sánh với một số loại gỗ Bạch

đàn trong nghiên cứu của Redman (2017) [77].

Hình 3.. Xu hướng tăng tốc độ sấy theo độ rỗng (%) Nguồn số liệu các loại gỗ Bạch đàn ở Úc: Redman (2017) [77]

Độ rỗng của gỗ Keo tai tượng gần tương đương với độ rỗng của gỗ Bạch đàn

(Eucalyptus obliqua L’Herit.), loại gỗ được trồng phổ biến ở Úc có tên địa phương là

Messmate, có khối lượng riêng cơ bản 489 kg/m3. Độ rỗng sợi gỗ Keo tai tượng bằng (37,06

± 3,96) % là tương đương, độ rỗng mạch gỗ bằng (16,03 ± 1,23) % và tổng độ rỗng bằng

47,15 % là nhỏ hơn từ 2 % đến 3 %. Tương ứng với đó, khối lượng riêng cơ bản cũng tương

đương.

Khi so sánh với các loại gỗ Bạch đàn khác đã công bố [77] bao gồm Corymbia

citriodora Hook., Eucalyptus pilularis Sm., Eucalyptus marginata D.Don ex Sm. thì độ

rỗng của gỗ Keo tai tượng đều lớn hơn nhiều, tương ứng khối lượng riêng cơ bản là thấp

hơn. Nghiên cứu của Redman (2017) [77] cho thấy tốc độ sấy của gỗ, khi không tính đến

các yếu tố khác, có xu hướng tăng theo độ rỗng vì gỗ càng rỗng thì chuyển ẩm càng nhanh.

Khi so sánh độ rỗng của gỗ Keo tai tượng với các loại gỗ trong nghiên cứu đó thì có thể dự

đoán rằng, ở cùng một điều kiện sấy và bỏ qua các yếu tố cấu tạo khác, gỗ Keo tai tượng có

tốc độ sấy tương đương với gỗ Bạch đàn (Eucalyptus obliqua L’Herit.). Kết quả này là một

đặc điểm quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ sấy của gỗ và là một trong các cơ sở để giải

thích tốc độ sấy của gỗ Keo tai tượng khi so sánh với các loại gỗ khác.

Như vậy, một số đặc điểm cấu tạo hiển vi của gỗ Keo tai tượng đã được xác định để

đánh giá mức độ ảnh hưởng đến khả năng vận chuyển ẩm và mức độ khuyết tật khi sấy, cụ

thể như sau:

- Lỗ mạch phân tán hạn chế được sự chênh lệch ẩm giữa phần gỗ sớm và phần gỗ

muộn và sự chênh lệch ẩm ở phần gỗ lõi theo hướng xuyên tâm; mạch kép, tụ hợp thành

nhóm và cấu tạo theo chiều dọc thông thoáng làm sự vận chuyển ẩm theo chiều dọc thớ dễ

dàng.

- Vách tế bào sợi gỗ mỏng làm mức độ mo móp cao khi sấy.

- Tế bào mô mềm dọc vây quanh lỗ mạch trên mặt cắt ngang làm khả năng vận

chuyển ẩm ngang thớ kém hơn các loại gỗ có hình thức liên kết lỗ mạch thành dải.

- Tia gỗ không có nhiều vai trò trong vận chuyển ẩm theo chiều dọc, cùng với tế bào

mô mềm dọc, chúng không phải là con đường thấm khi sấy, nhưng là một cơ sở để giải

thích sự nứt vỡ vì chúng là khởi nguồn của các vết nứt. Tia gỗ cũng là lý do gây nên chênh

lệch co rút giữa chiều xuyên tâm và tiếp tuyến của gỗ sấy.

- Lỗ thông ngang giữa các mạch là có vành, giữa mạch với tế bào mô mềm dọc hoặc

tia gỗ là nửa có vành đến có vành là đường nối cho quá trình vận chuyển ẩm giữa lỗ mạch

và các tế bào lân cận được dễ dàng hơn. Lỗ thông ngang trên sợi gỗ có vai trò quan trọng để

ẩm vận chuyển theo chiều tiếp tuyến. Màng lỗ thông ngang trên các tế bào đều không có nút

mà được cấu tạo từ các dải vi sợi với nhiều lỗ mở làm chênh lệch thấm giữa gỗ sớm và gỗ

muộn là không có.

- Có chất tích tụ màu nâu đỏ trong ống mạch và trong tia gỗ; có tinh thể hình lăng trụ

nằm trong tế bào mô mềm dọc. Đây là những yếu tố làm cản trở quá trình vận chuyển ẩm

trong ống mạch, tia gỗ và tế bào mô mềm.

Nghiên cứu này cũng xác định được độ rỗng của ruột tế bào sợi gỗ, lỗ mạch và tổng

2.1.1.2.Tính chất vật lý

3.1.2.1.Khối lượng riêng cơ bản

độ rỗng làm cơ sở để giải thích tốc độ sấy của gỗ Keo tai tượng.

Kết quả kiểm tra khối lượng riêng cơ bản của gỗ Keo tai tượng theo AS/NZS

1080.3:2000 [24] được tổng hợp ở Bảng 3.2. Khối lượng riêng cơ bản của gỗ Keo tai tượng

là (511 ± 12) kg/m3, giống với một số kết quả đã được công bố của Trịnh Hiền Mai (2018)

[10], Sein và Mitlöhner (2011) [89] cho gỗ Keo tai tượng Việt Nam và CIRAD (2012) [36],

Shari và đồng tác giả (1998) [83] cho gỗ Keo tai tượng ở Đông Nam Á và khu vực Châu Á

Thái Bình Dương. Khối lượng riêng cơ bản của gỗ Keo tai tượng trong nghiên cứu này cao

hơn không nhiều so với gỗ Bạch đàn Úc [77] cũng phù hợp với số liệu về sự chênh lệch độ

rỗng mạch gỗ và tổng độ rỗng như đã nêu ở trên. Kết quả này có thể dự đoán rằng sự vận

chuyển ẩm trong gỗ Keo tai tượng là khó hơn nhưng không nhiều so với gỗ Bạch đàn Úc.

Bảng 3.. Khối lượng riêng cơ bản

Khối lượng riêng cơ bản (kg/m3) Mẫu

A.M-1-D2 A.M-2-D2 A.M-3-D2 A.M-4-D2 A.M-5-D2 483 507 539 555 513

A.M-6-D2 A.M-7-D2 A.M-8-D2 A.M-9-D2 A.M-10-D2 Trung bình Độ lệch chuẩn Sai số (±) 441 541 522 543 467 511 37 12

3.1.2.2.

Độ co rút và điểm bão hoà thớ gỗ

Đối với mỗi chiều xuyên tâm, tiếp tuyến, năm đồ thị đường co rút theo độ ẩm (MC)

của 5 mẫu được vẽ tương tự như minh họa trong Hình 3.15. Các đồ thị đều phân biệt hai

giai đoạn khác nhau: giai đoạn giảm ẩm tự do có độ co rút thấp; và giai đoạn giảm ẩm liên

kết có độ co rút tăng tuyến tính với mức độ giảm MC.

Hình 3.. Đường cong co rút điển hình của 2 mẫu xuyên tâm và tiếp tuyến

Điểm bão hoà thớ gỗ (FSP) và độ co rút tối đa (độ co rút khô kiệt) được tính toán từ

các đường đồ thị co rút. Đường tiếp xúc với đoạn tuyến tính của đường đồ thị được kéo dài

để giao với trục MC là FSP và giao với trục co rút là độ co rút khô kiệt. Độ co rút ở MC 12

% (độ co rút ở điều kiện tiêu chuẩn 20 oC, 65 %) được đưa ra từ hàm số độ co rút theo MC.

Độ co rút 12 % cũng là giá trị phổ biến được công bố của nhiều công trình.

Bảng 3.. Độ co rút và FSP

FSP (%) Kết quả

Độ co rút ở MC 12 %

Độ co rút ở MC khô kiệt R (%) T (%) 4,45 1,95 T/R 2,28 R (%) T (%) 8,96 4,15 T/R 2,16 25,28

Trung bình Độ lệch chuẩn Sai số (±) 0,36 0,16 0,72 0,36 0,27 0,12 0,40 0,20 2,65 1,33

Bảng 3.3 là dữ liệu tổng hợp về FSP, độ co rút ở MC 12 % và độ co rút ở MC khô

kiệt. Các dữ liệu thống kê độ lệch chuẩn và sai số cho thấy các kết quả có độ chính xác cao.

FSP của gỗ Keo tai tượng là (25,28 ± 1,33) %. Giá trị FSP và độ co rút của gỗ Keo tai tượng

trong nghiên cứu này là phù hợp với các kết quả của gỗ Keo tai tượng khác đã công bố [10],

[36], [83], [89], nhưng tương đối thấp so với một số loại Bạch đàn đã được nghiên cứu bởi

Redman (2017) [77]. Tỷ lệ chênh lệch co rút giữa hai chiều tiếp tuyến và xuyên tâm T/R là

rất lớn (2,28 ở MC 12 % và 2,16 ở MC khô kiệt), lớn gấp đôi Bạch đàn Corymbia

citriodora [77] làm cho gỗ Keo tai tượng dễ bị khuyết tật khi sấy.

Đồ thị Hình 3.16 cho thấy sự co rút bất thường xuất hiện ngay từ khi độ ẩm mẫu còn

cao (trên 90 %) do sự mo móp tế bào gỗ khi nước tự do bị loại bỏ. Sự co rút này xuất hiện

từ ngay sau khi sấy (thể hiện rõ ràng ở nghiên cứu diễn biến khuyết tật của mẻ sấy cứng ở

phần sau) và gia tăng cho tới khi mẫu đạt độ ẩm khoảng 20 %. Tại thời điểm này, co rút do

mo móp bắt đầu chậm lại vì mẫu đã hết nước tự do, chuyển sang nước liên kết. Đây là lúc

sự co rút bình thường diễn ra.

Hình 3.. Đường cong co rút điển hình mô tả giai đoạn gỗ mo móp

Để tránh được sự mo móp bất thường ảnh hưởng đến kết quả đo độ co rút và FSP,

mẫu được cắt lát mỏng hơn nữa, có thể dưới 0,6 mm theo Redman (2017) [77]. Vì với chiều

dày mẫu này, phần lớn chiều dài sợi gỗ sẽ bị cắt đứt. Khi đó, sợi gỗ sẽ không bị mo móp vì

sức căng của thành tế bào sẽ bị triệt tiêu khi các đầu sợi gỗ không còn nguyên vẹn.

Như vậy, kết quả kiểm tra một số tính chất vật lý của gỗ Keo tai tượng cho thấy khối

lượng riêng cơ bản là (511 ± 12) kg/m3, tương đương với một số kết quả đã công bố và phù

hợp với số liệu độ rỗng khi so sánh với một số loại gỗ khác.

Tỷ lệ co rút chênh lệch lớn giữa 2 chiều tiếp tuyến và xuyên tâm làm cho gỗ Keo tai

tượng dễ bị nứt vỡ và cong vênh khi sấy. Quá trình kiểm tra cho thấy xuất hiện sự co rút bất

thường ngay từ khi độ ẩm gỗ còn trên 90 % gây nên sự mo móp. Hiện tượng này cũng phù

hợp với kết quả kiểm tra tỷ lệ giữa đường kính ruột tế bào trên vách tế bào lớn, chúng là

nguyên nhân gây nên hiện tượng mo móp nhiều khi sấy. FSP bằng (25,28 ± 1,33) % là mốc

để đánh giá diễn biến giảm ẩm và khuyết tật khi sấy.

2.1.1.3.Đặc tính chuyển khối

3.1.3.1.

Hệ số thấm

Bảng 3.. Hệ số thấm lỏng và khí (K) theo chiều dọc thớ (L), xuyên tâm (R), và tiếp

tuyến (T) của gỗ Keo tai tượng

Tỷ lệ dị hướng

K x10-15 L R T KL/KR KL/KT KR/KT Chất bị thấm TB SD TB SD TB SD

Khí 2184,82 377,55 31,18 3,32 29,71 4,28 70,07 73,54 1,05

Trong đó: TB là giá trị trung bình, SD (standard deviation): độ lệch chuẩn

Lỏng 539,11 174,87 1,36 0,13 0,40 0,06 396,68 1338,35 3,37

Hệ số thấm khí và lỏng của gỗ Keo tai tượng theo các hướng dọc thớ, xuyên tâm và

tiếp tuyến được trình bày trong Bảng 3.4. Kết quả cho thấy sự khác biệt lớn về số liệu giữa

khí và lỏng. Hệ số thấm khí cao gấp 4, 23 và 74 lần so với hệ số thấm lỏng tương ứng với

hướng dọc thớ, xuyên tâm và tiếp tuyến. Sự khác biệt theo hướng dọc thớ là nhỏ nhất nhưng

có ý nghĩa thống kê vì giá trị p là 5,67x10-27, nhỏ hơn nhiều mức α = 0,05. Sự khác biệt lớn

giữa hệ số thấm khí và lỏng có thể là do không khí có độ nhớt thấp hơn nước khoảng 50 lần

ở nhiệt độ phòng và kích thước phân tử của không khí thấp hơn so với nước. Không khí có

thể di chuyển qua hệ thống lỗ nhỏ trong gỗ dễ dàng hơn nước. Nó phù hợp với kết quả mà

Taghiyari (2012) [97] đã công bố.

Bảng 3.4 cũng cho thấy tỷ lệ dị hướng của cả hệ số thấm khí và hệ số thấm lỏng.

Trong các nghiên cứu trước đây, hệ số thấm dọc thớ có thể lớn hơn 1 triệu lần so với ngang

thớ đối với gỗ lá rộng [20], [79]. Trong nghiên cứu này, tỷ lệ dị hướng của chiều dọc thớ và

tiếp tuyến trong hệ số thấm lỏng là cao nhất, nhưng cũng chỉ hơn 1 nghìn. Tỷ lệ dị hướng

dọc và ngang thớ trong hệ số thấm khí là khoảng 70.

Ngoại trừ sự khác biệt không đáng kể về hệ số thấm khí giữa các hướng xuyên tâm

và tiếp tuyến (p = 0,40, lớn hơn 0,05), sự khác biệt hệ số thấm khí và lỏng giữa các hướng

khác là rất lớn (giá trị p đều nhỏ hơn 0,05 từ 109 đến 1012 lần). Hệ số thấm lỏng xuyên tâm

cao hơn 3,37 lần so với tiếp tuyến (p = 2,91x10-14). Điều này có thể được giải thích là do

dòng chất lỏng xuyên tâm chủ yếu qua hệ thống mao dẫn tia gỗ, lỗ thông ngang và vách tế

bào, trong khi dòng chất lỏng tiếp tuyến khó đi qua cấu tạo lỗ thông ngang hơn (Hansmann

và đồng tác giả, 2002) [43], nơi các bong bong khí xuất hiện cản trở dòng chảy của chất

lỏng. Hiện tượng này cũng được sử dụng để giải thích sự khác biệt trong hệ số khuếch tán

xuyên tâm và tiếp tuyến dưới đây. Tỷ lệ dị hướng xuyên tâm và tiếp tuyến cao trong tính

thấm lỏng là một trong những nguyên nhân gây ra các khuyết tật sấy đối với gỗ Keo tai

tượng.

Bảng 3.5 trình bày kết quả nghiên cứu về hệ số thấm khí và tỷ lệ dị hướng giữa các

chiều của một số loại gỗ lá rộng khác đã được công bố bởi Agoua và Perré (2010) [20] và

Redman và đồng tác giả (2012) [79]. Mặc dù đây không phải là kết quả thử nghiệm song

song với các kiểm tra của luận án, nhưng chúng được thực hiện với cùng một nguyên tắc,

cùng hệ thống thiết bị (ALU-CHA). Sử dụng lưu lượng kế để đo lưu lượng dòng khí đi qua

mẫu và tính toán hệ số thấm thủ công là những điểm khác biệt trong các nghiên cứu đó so

với nghiên cứu của luận án. Tuy nhiên, đây không phải là vấn đề lớn vì các thí nghiệm được

tiến hành nghiêm ngặt khi loại bỏ các yếu tố liên quan đến thiết bị có thể ảnh hưởng đến kết

quả.

Bảng 3.. Hệ số thấm khí (K) theo chiều dọc thớ (L), xuyên tâm (R), và tiếp tuyến (T)

của một số loại gỗ lá rộng

Tỷ lệ chênh lệch các hướng K x10-15 (m2)

T L R KL/KR KL/KT KR/KT

0,4 - 0,000003 4750

(Eucalyptus 35,0 0,00001 0,00002 2440000 2305000 0,9

67,4 0,00005 0,00004 3005000 1531000 1,1

Loại gỗ (tên địa phương/tê n la tinh) gumb Spotted (Corymbia citriodora Hook) Blackbuttb pilularis Sm) Jarrahb (Eucalyptus marginata D.Don ex Sm.) Messmateb (Eucalyptus obliqua L’Herit.) 55,5 0,0086 0,0003 16400 3086000 177

Beecha (Fagus sylvatica) 742 0,074 0,367 9970 2020 0,2

Trong đó: a - cây lá rộng ôn đới được công bố bởi Agoua và Perré (2010) [20], b - cây lá rộng ở

Úc được công bố bởi Redman và đồng tác giả (2012) [79]. Ghi chú này cũng sử dụng cho Bảng 3.7.

Teaka (Tectona grandis) 1750 0,00482 0,00569 363000 307000 0,8

Gỗ Keo tai tượng trong nghiên cứu này có hệ số thấm theo mọi hướng đều cao hơn

giá trị cao nhất của các loại gỗ được công bố trong Bảng 3.5. Khả năng thấm cao hơn của gỗ

Keo tai tượng so với các gỗ đó là lý do dẫn đến tốc độ sấy của Keo tai tượng ở trên FSP có

thể nhanh hơn. Tỷ lệ dị hướng tính thấm khí của gỗ Keo tai tượng thấp hơn so với các loại

gỗ này là do có sự thông thoáng hơn của hệ thống kênh vận chuyển ẩm theo chiều ngang,

đặc biệt là lỗ thông ngang.

3.1.3.2.

Hệ số khuếch tán ẩm

Hình 3.17 cho thấy quá trình giảm khối lượng mẫu đo được theo thời gian trên

phương ngang thớ và dọc thớ. Để loại bỏ sự ảnh hưởng do không đồng đều tuyệt đối về kích

thước các mẫu, tổn thất khối lượng được chia cho diện tích mặt cắt ngang và nhân với chiều

dày mẫu. Đối với toàn bộ các thử nghiệm, khối lượng dòng khuếch tán ẩm được tính từ

đoạn tuyến tính của các đường cong. Đồ thị mô tả hai nhóm đường cong phân biệt, một là

các đường cong có độ dốc nhỏ và một là có độ dốc lớn hơn nhiều. Nhóm các đường cong

dốc lớn đại diện cho các dòng hơi ẩm qua các mẫu theo hướng dọc thớ, và nhóm các đường

cong nhỏ thể hiện chúng theo hướng xuyên tâm và tiếp tuyến.

Hình 3.. Quá trình tiến triển của dòng khuếch tán ẩm theo thời gian của gỗ Keo tai tượng

Các giá trị của hệ số khuếch tán đo theo hướng xuyên tâm, tiếp tuyến và dọc thớ của

gỗ Keo tai tượng được trình bày trong Bảng 3.6. Sự chênh lệch về hệ số khuếch tán giữa

mỗi cặp hướng là rất rõ ràng vì giá trị p đều nhỏ hơn 0,05. Giá trị p cao nhất là 7,3x10 -4. Hệ

số khuếch tán nằm trong khoảng từ 10-11 m2 • s-1 đến 10-9 m2 • s-1 theo thứ tự hướng tiếp

tuyến, xuyên tâm đến dọc thớ. Các tỷ lệ dị hướng theo chiều dọc và ngang thớ của hệ số

khuếch tán tính bằng hàng chục nhỏ hơn nhiều so với hệ số thấm. Hệ số khuếch tán ở hướng

xuyên tâm cao hơn 2,57 lần so với ở hướng tiếp tuyến. Giống như tính thấm, sự biến đổi của

cấu tạo tia, lỗ thông ngang và vách tế bào trong cấu trúc mao quản tạo ra sự khác biệt về khả

năng khuếch tán theo hướng xuyên tâm và tiếp tuyến. Đây cũng là nguyên nhân gây ra các

khuyết tật sấy đối với gỗ Keo tai tượng.

Bảng 3.. Hệ số khuếch tán ẩm (Db) theo chiều dọc thớ (L), xuyên tâm (R), và tiếp tuyến

(T) của gỗ Keo tai tượng

Tỷ lệ dị hướng

Db x 10-10 (m2 • s- 1)

DbL/Db DbL/Db L R T DbR/DbT

Trong đó: TB là giá trị trung bình, SD: độ lệch chuẩn

TB 13,73 SD 2,67 TB 1,33 SD 0,62 TB 0,52 SD 0,12 10,34 26,62 2,57

Hệ số khuếch tán của một số loại gỗ lá rộng trong Bảng 3.7 được sử dụng để so sánh

với gỗ Keo tai tượng. Hệ số khuếch tán của gỗ Keo tai tượng ở tất cả các hướng đều cao

hơn đáng kể so với một số gỗ lá rộng của Úc do Redman và đồng tác giả (2012) [79] công

bố, nhưng thấp hơn rõ rệt so với hai loại gỗ lá rộng ôn đới do Agoua và Perré (2010) [20]

công bố. Điều này là lý do cho sự khác biệt về tốc độ sấy từ FSP của gỗ Keo tai tượng so

với các loại gỗ đó. Tỷ lệ dị hướng khuếch tán xuyên tâm và tiếp tuyến của gỗ Keo tai tượng

tương đối cao dễ tạo nên các khuyết tật hơn ở giai đoạn sấy tăng tốc.

Bảng 3.. Hệ số khuếch tán ẩm (Db) theo chiều dọc thớ (L), xuyên tâm (R), và tiếp tuyến

(T) của một số loại gỗ lá rộng

Tỷ lệ chênh lệch các hướng Db x 10-10 (m2 • s-1)

L R T DbL/DbR DbL/DbT DbR/DbT

4,2 4,2 1,0 0,6 0,1 0,1

8,8 14,2 1,6 2,3 0,3 0,2

10,5 7,2 0,7 2,7 0,3 0,4

Loại gỗ (tên địa phương/tê n la tinh) Spotted gum (Corymbia citriodora Hook) Blackbutt (Eucalyptus pilularis Sm) (Eucalyptus Jarrah marginata D.Don ex Sm.) Messmate (Eucalyptus obliqua L’Herit.) 14,6 25,4 1,7 10,3 0,7 0,4

86 4,8 2,1 Beech (Fagus sylvatica) 18,1 40,6 2,25

40 2,8 1,7 Teak (Tectona grandis) 14,1 23,7 1,68

Các kết quả kiểm tra cho thấy khả năng thấm và khuếch tán của gỗ Keo tai tượng là

cao hơn so với một số loại gỗ lá rộng khác đã được công bố bởi Agoua và Perré (2010) [20]

và Redman và đồng tác giả (2012) [79]. Bằng cách vẽ biểu đồ hệ số thấm với hệ số khuếch

tán như Hình 3.18, sự phân định ranh giới giữa gỗ Keo tai tượng và các loại gỗ này là rõ

ràng. Ngoại trừ hai loại gỗ lá rộng ôn đới [20] có hệ số khuếch tán cao hơn, gỗ Keo tai

tượng đều thấm và khuếch tán tốt hơn theo cả chiều dọc thớ và ngang thớ. Điều này cho

thấy tốc độ sấy của gỗ Keo tai tượng là tương đối nhanh.

a b

Hình 3.. So sánh hệ số thấm và khuếch tán của gỗ Keo tai tượng với một số loại gỗ lá rộng a - dọc thớ; b - ngang thớ. Nguồn số liệu một số loại gỗ lá rộng Úc từ Redman (2017) [79] và một số loại gỗ lá rộng ôn đới từ Agoua và Perré (2010) [20]

Như vậy, đặc trưng của quá trình chuyển khối là hệ số thấm khí, lỏng và hệ số

khuếch tán đã được xác định cho gỗ Keo tai tượng. Kết quả cho thấy:

- Hệ số thấm khí cao hơn nhiều so với hệ số thấm lỏng trên mỗi hướng. Sự chênh

lệch này tăng từ hướng dọc thớ, xuyên tâm, đến tiếp tuyến.

- Tỷ lệ dị hướng thấm từ chiều dọc thớ đến chiều ngang không cao như các loại khác

trong các báo cáo trước đây. Tỷ lệ dị hướng xuyên tâm và tiếp tuyến không rõ ràng ở thấm

khí nhưng khá cao trong thấm lỏng.

- Tổn thất khối lượng do khuếch tán dọc thớ lớn hơn tổn thất khối lượng do khuếch

tán ngang thớ.

- Tỷ lệ dị hướng theo chiều dọc và ngang thớ của sự khuếch tán nhỏ hơn nhiều so với

thấm. Sự khác biệt giữa khuếch tán xuyên tâm và tiếp tuyến là khá đáng kể, giống như thấm

lỏng. Đây có thể là một nguyên nhân của các khuyết tật khi sấy.

- So sánh với các loại gỗ lá rộng khác đã được công bố [79], [20], khả năng thấm và

khuếch tán cao cho thấy gỗ Keo tai tượng có thể có tốc độ sấy nhanh hơn.

2.1.1.4.Ảnh hưởng của đặc điểm cấu tạo và đặc tính gỗ Keo tai tượng đến quá trình sấy

Các dữ liệu cấu tạo thu thập được ở quy mô hiển vi và các đặc tính của gỗ Keo tai

tượng có thể giúp việc hiểu và kiểm soát quá trình sấy. Thêm vào đó, các phân tích về sự

ảnh hưởng của các yếu tố này đến quá trình sấy (yếu tố cấu tạo đã trình bày trong mục

3.1.1) được sử dụng để đối chiếu với kết quả đánh giá các mẻ sấy trong lò sấy thí nghiệm ở

nội dung 3.3.

Các loại gỗ dễ bị giảm chất lượng khi sấy có thể do một số đặc tính vật lý, cơ học và

chế độ sấy. Sự mo móp của sợi gỗ là tăng theo nhiệt độ [47], [50] và bị ảnh hưởng bởi loài,

tuổi, khí hậu [50], khối lượng riêng [34], vị trí trên cây [37], [64], vòng năm [28], thành

phần hoá học và cấu tạo tế bào [50]. Kaumann (1964) [50] cho rằng sự thay đổi nhỏ của

kích thước ruột tế bào, độ dày và độ bền của vách tế bào có thể ảnh hưởng lớn đến mo móp.

Hình 3.7-a cho thấy xu hướng giảm cấp chất lượng gỗ sấy do mo móp tăng lên khi tỷ

lệ chênh lệch giữa đường kính ruột và độ dày vách tế bào sợi gỗ tăng. Tỷ lệ này ở gỗ Keo

tai tượng là cao hơn so với một số loại gỗ Bạch đàn Úc đã nghiên cứu trước đây [ 79] nên

khả năng gỗ Keo tai tượng bị mo móp khi sấy là lớn hơn.

Xu hướng giảm cấp chất lượng gỗ sấy do ứng suất làm nứt vỡ có thể trầm trọng hơn

khi hệ số khuếch tán thấp và độ co rút cao [68]. Xu hướng giảm cấp này cũng tăng lên khi

mức độ chênh lệch co rút giữa 2 chiều tiếp tuyến và xuyên tâm tăng [77]. Hình 3.19 cho

thấy xu hướng nứt vỡ của gỗ Keo tai tượng khi so sánh với một số loại gỗ Bạch đàn Úc đã

nghiên cứu [79]. Tỷ lệ giữa độ co rút khô kiệt và hệ số khuếch tán (theo chiều xuyên tâm)

của gỗ Keo tai tượng là thấp hơn (0,31) nên xu hướng nứt vỡ do nguyên nhân này là thấp

hơn. Tuy nhiên, khi xem xét trên nguyên nhân chênh lệch co rút khô kiệt giữa chiều tiếp

tuyến và xuyên tâm, thì gỗ Keo tai tượng có tỷ lệ chênh lệch cao hơn (2,16) nên có xu

hướng nứt vỡ cao hơn.

Hình 3.. Xu hướng giảm cấp chất lượng gỗ sấy do nứt vỡ theo chênh lệch co rút các chiều và tỷ lệ giữa co rút và khuếch tán

3.2. Ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật trong suốt quá trình sấy

2.1.1.1.Diễn biến giảm độ ẩm gỗ và diễn biến môi trường sấy

gỗ xẻ Keo tai tượng

3.2.1.1.

Mẻ sấy cứng

Hình 3.20 cho thấy diễn biến giảm độ ẩm gỗ sấy và diễn biến thay đổi các thông số

môi trường sấy theo thời gian ở mẻ sấy số 1 với chế độ sấy cứng. Thời gian để gỗ giảm độ

ẩm (MC) từ ban đầu 154,25 % về 50 % mất 55 giờ, bình quân 1,89 %/giờ. Giai đoạn này,

nhiệt độ sấy (T) đang được duy trì ở 60 oC và độ ẩm môi trường (RH) đã được giảm xuống

khoảng 70 % để độ ẩm thăng bằng (EMC) đạt khoảng từ 10 % đến 11 %.

Thời gian gỗ giảm ẩm từ 50 % xuống 30 % là 31 giờ, bình quân 0,64 %/giờ. Trong

khoảng này, T vẫn duy trì 60 oC, nhưng RH đã được giảm xuống khoảng dưới 50 % để duy

trì dốc sấy U = 4,4. Khi đạt MC 30 %, gỗ được xử lý phun ẩm giữa chừng trong 6 giờ để

RH tăng lên gần 70 % và T đạt 70 oC.

Sau giai đoạn xử lý phun ẩm giữa chừng, MC đạt 27,5 %, giai đoạn cuối (sấy tăng

tốc) bắt đầu được thực hiện bằng cách giữ T 70 oC, và giảm dần RH. Sau 15 giờ, MC đạt 20

%. Lúc này RH giảm xuống đạt 28 %, tức dốc sấy đã tăng lên U = 5. Tốc độ giảm ẩm bình

quân giai đoạn này là 0,5 %/giờ. Trong khoảng 34 giờ tiếp theo, RH vẫn tiếp tục được giảm

xuống 15 %, để duy trì dốc sấy U = 5, cho tới khi gỗ đạt MC 12 %. Tốc độ giảm ẩm bình

quân giai đoạn này chỉ hơn 0,2 %/giờ. Nhìn tổng thể từ khi bắt đầu sấy, tốc độ giảm ẩm của

gỗ đã có sự giảm dần theo thời gian.

Hình 3.. Diễn biến độ ẩm gỗ và các thông số môi trường theo thời gian ở mẻ sấy số 1 (dốc sấy U = 4,4 - 5,0)

Sau khi MC đạt 12 %, gỗ được xử lý điều hoà ẩm trong 15 giờ ở T 70 oC và điều

chỉnh RH tăng lên 78 % để EMC đạt 12 %. Hết giai đoạn này, lò sấy được tắt và không mở

cửa trong 24 giờ để gỗ nguội dần về nhiệt độ khoảng 30 oC.

3.2.1.2.

Mẻ sấy mềm

Hình 3.21 là diễn biến giảm ẩm gỗ sấy và diễn biến thay đổi các thông số môi trường

sấy theo thời gian ở mẻ sấy số 2 (chế độ sấy mềm), với sự khác biệt rõ ràng so với mẻ sấy

số 1. Tốc độ giảm ẩm bình quân của gỗ từ khi bắt đầu sấy tới 50 % là 1,05 %/giờ. Tốc độ

giảm ẩm trong giai đoạn này ở mẻ sấy số 2 thấp hơn 1,8 lần so với mẻ sấy số 1 có thể vì dốc

sấy nhỏ hơn 2,2 lần (U = 2 so với U = 4,4).

Hình 3.. Diễn biến độ ẩm gỗ và các thông số môi trường theo thời gian ở mẻ sấy số 2 (dốc sấy U = 2,0 - 2,5)

Điều này có liên quan đến cấu tạo và đặc tính gỗ. Ở giai đoạn MC trên 50 % (từ khi

bắt đầu sấy đến 55 giờ ở mẻ sấy số 1 và 98 giờ ở mẻ sấy số 2), hầu hết các vị trí trong tấm

gỗ (trừ một lớp rất mỏng phía ngoài bề mặt dày khoảng 2 mm) đều có MC trên điểm bão

hoà thớ gỗ (FSP) (Hình 3.22), chủ yếu chứa ẩm tự do với cơ chế vận chuyển ẩm là thấm.

Kết quả đánh giá đặc điểm cấu tạo cho thấy gỗ Keo tai tượng có mạch phân tán, thông

thoáng (ít chất tích tụ), lỗ xuyên mạch không có màng ngăn, gần như mở hoàn toàn và đặc

biệt có màng lỗ thông ngang không đóng (vì không có nút) trên tất cả các tế bào là các lý do

làm cho khả năng vận chuyển ẩm bằng thấm là dễ dàng. Kết quả kiểm tra cũng cho thấy hệ

số thấm của gỗ Keo tai tượng rất cao, cao hơn nhiều so với một số loại Bạch đàn Úc. Bên

cạnh đó, động lực của quá trình thấm là chênh lệch áp suất [29], [91]. Môi trường sấy ở mẻ

sấy số 1 cứng hơn (T cao hơn, RH thấp hơn) nên mức chênh lệch áp suất ở các vị trí trong

gỗ lớn hơn, dẫn đến tốc độ giảm ẩm bằng thấm cũng lớn hơn khi so với mẻ sấy số 2.

Ở giai đoạn sấy từ 50 % về 30 % (thời điểm 86 giờ ở mẻ số 1 và 156 giờ ở mẻ số 2),

tốc độ giảm ẩm bình quân của mẻ sấy số 2 chỉ đạt 0,34 %/giờ, cũng thấp hơn gần 2 lần so

với mẻ sấy số 1. Sự khác nhau này cũng tương tự như giai đoạn trên 50 %. Đồ thị Hình 3.22

cho thấy các vị trí theo chiều dày tấm gỗ vẫn chiếm phần lớn ở trên FSP (lớp ngoài 3 mm ở

mẻ số 1 và 5 mm ở mẻ số 2 đã xuống dưới FSP) nên sự vận chuyển ẩm chủ yếu vẫn là cơ

chế thấm.

Giai đoạn sấy từ 30 % về 20 % (108 giờ ở mẻ số 1 và 211 giờ ở mẻ số 2), tốc độ

giảm ẩm bình quân của mẻ sấy số 2 chỉ đạt 0,20 %/giờ, thấp hơn 2,5 lần khi so với mẻ sấy

số 1. Giai đoạn sấy từ 20 % về 12 % (thời điểm cuối của 2 mẻ sấy), tốc độ giảm ẩm bình

quân của mẻ sấy số 2 là 0,07 %/giờ, thấp hơn 2,9 lần so với mẻ sấy số 1. Các đồ thị Hình

3.22 cho thấy lớp bề mặt tấm gỗ đạt MC dưới FSP ở mẻ sấy số 2 dày hơn ở mẻ sấy số 1

trong cả 2 giai đoạn cuối này. Cơ chế khuếch tán đã tham gia nhiều vào quá trình vận

chuyển ẩm của 2 giai đoạn này và phụ thuộc nhiều hơn vào môi trường sấy so với cơ chế

thấm. Động lực của cơ chế khuếch tán là chênh lệch nồng độ và nó cần được cưỡng bức

nhiều hơn từ thông số môi trường sấy để có thể đưa ẩm ra ngoài [68]. Điều này là lý do làm

cho tốc độ giảm ẩm ngày càng chậm hơn khi so sánh mẻ sấy số 2 so với mẻ sấy số 1.

Ngoài ra, sự điều chỉnh thông số môi trường sấy căn cứ vào các thời điểm gỗ đạt các

mốc MC ở mẻ sấy số 2 cũng tương tự như mẻ sấy số 1. Nhiệt độ sấy T của 2 giai đoạn đẳng

tốc và tăng tốc của mẻ sấy số 2 lần lượt là 40 oC và 60 oC. RH của từng thời điểm được điều

chỉnh giảm dần sao cho dốc sấy U của 2 giai đoạn lần lượt là 2 và 2,5. Tổng thời gian sấy

của mẻ sấy số 2 (sấy mềm) là 336 giờ (14,0 ngày), dài hơn gấp 1,86 lần so với tổng thời

gian sấy của mẻ sấy số 1 (180,67 giờ, tức 7,5 ngày). Tốc độ giảm ẩm bình quân từ lúc bắt

2.1.1.2.Sự thay đổi mức chênh lệch độ ẩm trong suốt quá trình sấy

đầu sấy đến khi kết thúc của mẻ số 1 và 2 lần lượt là 0,79 %/giờ và 0,42 %/giờ.

Hình 3.22 là hai đồ thị mô tả các đường cong của mức chênh lệch độ ẩm tại các vị trí

theo chiều dày tấm gỗ ở các thời điểm từ khi bắt đầu đến khi kết thúc hai mẻ sấy cứng và

mềm. Sự chênh lệch thể hiện rõ ràng giữa bề mặt và tâm tấm gỗ. Tuy nhiên, MC giữa hai bề

mặt phía trên và dưới tấm gỗ trong suốt quá trình sấy gần như không khác nhau cho thấy sự

tuần hoàn môi trường sấy là tốt.

Hình 3.. Mức chênh lệch độ ẩm trong tấm gỗ suốt quá trình sấy a - mẻ số 1 (sấy cứng); b - mẻ số 2 (sấy mềm)

Hầu hết các đường cong chênh lệch ẩm trong tấm ván nhận được từ cả 2 mẻ sấy đều

có hình dạng “quả chuông”. Kết quả này cũng tương đồng như kết quả nghiên cứu trước đây

của Yuniarti (2015) [107]. Điều chú ý ở đây là các đường cong trong 96 giờ đầu tiên của mẻ

sấy số 1 có hình dạng của hàm bậc 4 với 3 điểm cực trị, tức là MC phía trong tâm tấm gỗ

không phải cao nhất và giảm dần về phía hai bên bề mặt như đồ thị dạng parabol của hàm

bậc 2. Hình dạng đồ thị này cũng đã xuất hiện ở mẻ sấy gỗ Thông Slash ở Úc trong quá

trình đào tạo phương pháp và cũng có thể xuất hiện ở các loại gỗ có hệ số thấm cao và sấy

với tốc độ nhanh. Lý do là mẫu kiểm tra MCg đã có phân bố ẩm theo chiều dày như vậy

ngay từ khi trước sấy. Tốc độ sấy quá nhanh ở giai đoạn đầu của mẻ số 1 làm cho ẩm không

kịp phân bố lại theo đúng hình “quả chuông” tiêu chuẩn có đỉnh nằm ở giữa đường cong.

Tuy nhiên nhìn sang mẻ sấy số 2, với tốc độ sấy chậm hơn, ẩm các vị trí đã phân bố lại theo

như đúng tiêu chuẩn sau khoảng từ 24 giờ đến 48 giờ.

Hình 3.22 cũng thể hiện diễn biến mức chênh lệch độ ẩm trong tấm gỗ ở hai mẻ sấy

cũng khác nhau rõ ràng. Thời điểm bắt đầu sấy (0 giờ) của cả hai mẻ sấy, MC bề mặt gần

tương đương với MC trong tâm tấm gỗ và dao động trong độ ẩm trung bình MC a của cả mẻ

sấy. Từ sau thời điểm 24 giờ, sự giảm ẩm ở các lớp bề mặt tấm gỗ của mẻ sấy số 1 bắt đầu

nhanh hơn mẻ sấy số 2 và nhanh chóng xuống dưới điểm FSP. Ở mẻ sấy số 1, chỉ sau 24

giờ, lớp bề mặt đã xuống dưới điểm FSP và bắt đầu co rút nên chịu ứng suất kéo. Lúc này,

lớp bên trong nơi có MC cao nhất vẫn đang có độ ẩm trên 160 % tức chênh lệch 140 % so

với bề mặt và đang chịu ứng suất nén. Sự chênh lệch ứng suất này là nguyên nhân gây ra

nứt mặt [104] và được sử dụng để giải thích cho sự phát triển khuyết tật gỗ sấy ở phần sau.

Mặc dù không theo dõi, nhưng thời điểm bắt đầu từ 24 giờ, rất có thể gỗ ở mẻ sấy số 1 đã

bắt đầu xuất hiện nứt mặt do chênh lệch ứng suất.

Trong khoảng thời gian gỗ sấy về MC 50 % (55 giờ ở mẻ số 1 và 98 giờ ở mẻ số 2),

mức chênh lệch độ ẩm giữa lớp bề mặt và lớp phía trong có MC cao nhất ở mẻ sấy số 1 luôn

cao hơn ở mẻ số 2. Nếu tính từ sau 24 giờ sấy, mức chênh lệch độ ẩm ở mẻ sấy số 1 là 120

%. Trong khi đó, ở mẻ sấy số 2, mức độ này ở các lần kiểm tra cao nhất là 100 %. Khác với

khi bắt đầu sấy với xu hướng tăng của mức chênh lệch độ ẩm do tốc độ khô ở bề mặt nhanh

hơn ở trong tâm, giai đoạn ngay sau đó xu hướng giảm của mức chênh lệch độ ẩm xuất

hiện. Trong khi xu hướng này chưa rõ ràng ở mẻ số 1 thì ở mẻ số 2, nó đã giảm từ 100 %

(72 giờ) xuống 80 % (96 giờ) do lớp bề mặt đã bắt đầu khô chậm lại và lớp phía trong đang

tiếp tục khô. Xu hướng giảm mức chênh lệch độ ẩm được sử dụng để giải thích cho xu

hướng khép lại của các vết nứt mặt sau khi đạt chiều dài khả kiến tối đa.

Ở giai đoạn sấy về MC 30 % (86 giờ ở mẻ số 1 và 156 giờ ở mẻ số 2), mức chênh

lệch độ ẩm ở mẻ số 1 đã giảm xuống 80 % và ở mẻ số 2 đã giảm xuống 40 %. Xu hướng

giảm mức chênh lệch độ ẩm vẫn tiếp tục qua mốc MC 20 % (108 giờ ở mẻ số 1 và 211 giờ ở

mẻ số 2) cho tới khi kết thúc các mẻ sấy. Mức chênh lệch độ ẩm khi kết thúc mẻ số 1 và số

2 lần lượt là 24 % và 14 %.

Sự cao hơn về mức chênh lệch độ ẩm của mẻ số 1 so với mẻ số 2 luôn xuất hiện ở

các thời điểm ngay sau khi bắt đầu sấy, khi MC đạt 50 %, 30 %, 20 % và khi kết thúc các

mẻ sấy (MC 12 %). Đây là cơ sở để giải thích cho sự phát triển các khuyết tật gỗ sấy ở 2 mẻ

2.1.1.3.Sự phát triển khuyết tật trong suốt quá trình sấy

sấy.

3.2.3.1.

Nứt mặt

Walker (2006) [104] định nghĩa nứt là một vết tách song song với thớ gỗ. Nguyên

nhân của các vết nứt mặt, nứt đầu và nứt ngầm là do mức chênh lệch độ ẩm tạo ra nội ứng

suất (kéo hoặc nén ở các vị trí khác nhau trong gỗ), nếu lớn hơn độ bền tách dọc thớ của gỗ

thì sẽ gây ra vết nứt. Nứt mặt thường xuất hiện ở giai đoạn đầu của quá trình sấy khi chế độ

sấy quá cứng. Để tránh khuyết tật này, độ ẩm tương đối RH cần giữ ở mức cao và nhiệt độ T

cần giữ ở mức thấp để duy trì độ bền của gỗ. Các vết nứt mặt có thể khép lại khi bề mặt

chuyển sang chịu ứng suất nén và trong tâm chuyển sang chịu ứng suất kéo.

Hình 3.23 cho thấy ở cả hai mẻ sấy, xu hướng phát triển của các vết nứt mặt theo

đúng như nhận định trên, chiều dài khả kiến lớn nhất ở giai đoạn đầu và sau đó khép dần lại.

Thời điểm gỗ bắt đầu sấy đến MC 50 %, mức chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt (MC xuống

dưới FSP) và lớp bên trong tấm gỗ là cao nhất ở cả 2 mẻ sấy, mẻ 1 là 140 % sau 24 giờ và

mẻ 2 là 100 % sau 72 giờ. Chiều dài khả kiến của các vết nứt mặt có thể phát triển theo xu

hướng tăng mức chênh lệch độ ẩm ở giai đoạn đầu và lớn nhất khi mức chênh lệch độ ẩm

lớn nhất, tức cao hơn cả độ dài khả kiến ở thời điểm đo MC 50 %. Sau đó, mặc dù MC a của

gỗ chưa xuống dưới FSP, nhưng xu hướng giảm mức chênh lệch độ ẩm đã làm cho các vết

nứt mặt khép lại. Điều này cũng có thể được giải thích là vì MC của các lớp tiếp giáp lớp bề

mặt đã giảm xuống dưới FSP để bắt đầu co rút và cũng chịu ứng suất kéo như lớp bề mặt,

làm giảm chênh lệch ứng suất với lớp ngoài cùng, nguyên nhân của hiện tượng nứt mặt. Sự

khép lại của các vết nứt mặt trong khi sấy được thể hiện ngay ở lần đo thứ 2 (thời điểm MC

20 %) và tiếp tục khép dần cho đến khi kết thúc mẻ sấy do xu hướng giảm mức chênh lệch

độ ẩm vẫn tiếp tục.

a b

Hình 3.. Chiều dài các vết nứt mặt khả kiến của các tấm gỗ suốt quá trình sấy a - mẻ số 1 (sấy cứng); b - mẻ số 2 (sấy mềm)

Xu hướng phát triển nứt mặt của cả hai mẻ sấy là giống nhau nhưng mức độ nứt mặt

có sự khác nhau rõ ràng. Mẻ số 1, vì chế độ sấy cứng hơn (mức chênh lệch độ ẩm lớn hơn),

có 4/10 mẫu gỗ được đo bị nứt mặt với chiều dài vết nứt khả kiến lớn hơn nhiều mẻ số 2, có

2/10 mẫu bị nứt mặt. Chiều dài khả kiến của vết nứt mặt lớn nhất đo ở mẻ số 1 và số 2 lần

lượt là 236,15 mm và 63,88 mm tại thời điểm gỗ đạt MC 50 %.

So sánh với gỗ Bạch đàn E. saligna được sấy gián đoạn (gia nhiệt 40 oC, RH 60 %

trong 12 giờ và không gia nhiệt trong 12 giờ) trong nghiên cứu của Yuniarti (2015) [107]

cho thấy mức độ nứt mặt của gỗ Keo tai tượng thấp hơn rất nhiều. Mặc dù sấy gián đoạn với

pha gia nhiệt tương đối mềm (EMC luôn 11,2 %), nhưng gỗ Bạch đàn E. saligna vẫn xuất

hiện vết nứt mặt có chiều dài khả kiến lên tới gần 500 mm (gấp đôi vết nứt mặt dài nhất của

gỗ Keo tai tượng khi sấy cứng). Điều này một mặt là do ứng suất sinh trưởng và nội ứng

suất khác trong các loài thuộc chi Bạch đàn là đặc biệt lớn (Đỗ Văn Bản, 2012) [1]. Mặt

khác, trong nghiên cứu trước cho thấy gỗ Keo tai tượng có độ rỗng cao hơn, cấu tạo thông

thoáng hơn (khối lượng riêng nhỏ hơn và có thể thông thoáng hơn về lỗ thông ngang, lỗ

xuyên mạch, chất chứa,…) làm hệ số thấm và hệ số khuếch tán cao hơn hẳn các loài Bạch

đàn Úc nên khả năng vận chuyển nước từ trong tâm ra bề mặt khi sấy thuận lợi hơn, tức

mức chênh lệch độ ẩm giữa tâm và bề mặt thấp hơn là lý do giải thích cho mức độ nứt mặt

của gỗ Keo tai tượng thấp hơn. Hai đặc điểm này cũng là lý do giải thích khi so sánh về

mức độ nứt đầu ở phần dưới đây.

3.2.3.2.

Nứt đầu

Nứt đầu là một loại nứt khác với nứt mặt, xuất phát từ lý do chênh lệch ẩm giữa phần

đầu và phần giữa tấm ván. Phần đầu ván co rút khi MC giảm xuống dưới FSP, nhưng phần

giữa ván vẫn có MC cao và cưỡng bức sự co rút ở phần đầu. Kết quả là nứt đầu xảy ra [ 35].

Trong phạm vi của nghiên cứu này, mức chênh lệch độ ẩm theo chiều dài tấm ván không

được xác định, nhưng sự phát triển của các vết nứt đầu vẫn được xác định thông qua việc đo

chiều dài vết nứt khả kiến theo các mốc thời gian như khi đo đếm các khuyết tật khác.

a b

Hình 3.. Chiều dài các vết nứt đầu khả kiến của các tấm gỗ suốt quá trình sấy a - mẻ số 1 (sấy cứng); b - mẻ số 2 (sấy mềm)

Hình 3.24 cho thấy mẻ số 1 có 3 trong 10 thanh mẫu kiểm tra xuất hiện các vết nứt

đầu và mẻ số 2 có 1 trong 10 thanh mẫu kiểm tra xuất hiện nứt đầu với xu hướng phát triển

giống nhau nhưng chiều dài vết nứt khả kiến là khác nhau. Tất cả các vết nứt đầu đều được

hình thành ở khoảng thời gian sấy ban đầu về MC 50 % và có xu hướng khép dần qua các

lần kiểm tra ở MC 20 % và ở cuối mẻ sấy. Chiều dài vết nứt đầu khả kiến ở mẻ số 1 lớn hơn

ở mẻ số 2 nhưng mức độ lớn hơn không cao bằng các vết nứt mặt. Sự dài hơn và số lượng

vết nứt nhiều hơn ở mẻ số 1 là vì tốc độ sấy nhanh hơn làm cho chênh lệch ẩm theo chiều

dọc thớ cũng cao hơn khi so với mẻ số 2. Tuy nhiên, mức độ lớn hơn về chiều dài vết nứt

đầu khả kiến không cao có thể được giải thích là do mức chênh lệch độ ẩm theo chiều dày

lớn hơn theo chiều dài. Kết quả nghiên cứu trước cho thấy tỷ lệ dị hướng của thấm và

khuếch tán giữa chiều dọc và ngang thớ là không cao như các loại gỗ lá rộng khác. Sự

chênh lệch ẩm theo chiều dày lớn hơn chiều dài làm cho các vết nứt mặt dễ xả ra hơn các

vết nứt đầu trong quá trình sấy.

Khi so sánh với gỗ Bạch đàn E. saligna [107] sấy gián đoạn ở chế độ mềm hơn thì gỗ

Keo tai tượng cũng có mức độ nứt đầu thấp hơn nhiều. Vết nứt đầu gỗ Bạch đàn E. saligna

dài nhất xuất hiện có chiều dài khả kiến là trên 200 mm, gấp 2,8 lần vết nứt đầu dài nhất của

gỗ Keo tai tượng khi sấy ở chế độ cứng. Lý do sự chênh lệch này cũng giống như khi giải

thích ở khuyết tật nứt mặt.

Hình 3.. Vết nứt đầu xuất hiện trên tấm ván tiếp tuyến a - ván xuyên tâm; b - ván tiếp tuyến

Một điểm chú ý được nhận ra là các vết nứt chủ yếu xuất hiện trên mặt cắt tiếp tuyến

(mặt rộng) của tấm ván xẻ tiếp tuyến (Hình 3.25). Không có tấm ván xuyên tâm nào xuất

hiện vết nứt. Có thể có 2 lý do để giải thích hiện tượng này. Một là mặt cắt tiếp tuyến là mặt

cắt ngang của tia gỗ nơi dễ bị vỡ khi sấy. Hai là tấm ván xẻ tiếp tuyến có bề mặt rộng là mặt

cắt tiếp tuyến - thường xuất hiện vết nứt, bề mặt cạnh là mặt cắt xuyên tâm - khó xuất hiện

vết nứt hơn.

3.2.3.3.

Mo móp

Hiện tượng mo móp xuất hiện trước khi có sự co rút bình thường của các tế bào gỗ và

chỉ xảy ra ở trên FSP tại các tế bào bão hoà ẩm, thể hiện bằng sự xuất hiện một loạt các chỗ

lõm xuống theo hướng xuyên tâm (Walker, 2006) [104]. Kết quả kiểm tra cấu tạo hiển vi

của gỗ Keo tai tượng cũng như các lý thuyết [91], [104] đều chỉ ra rằng lỗ thông ngang giữa

các sợi gỗ chủ yếu nằm trên mặt cắt xuyên tâm và là kênh vận chuyển ẩm bằng thấm theo

chiều tiếp tuyến. Sự co rút tế bào xảy ra theo hướng vuông góc với hướng vận chuyển ẩm

nên các mo móp tế bào xuất hiện trong quá trình thấm thường theo hướng xuyên tâm.

a b

Hình 3.. Độ sâu mo móp suốt quá trình sấy a - mẻ số 1 (sấy cứng); b - mẻ số 2 (sấy mềm)

Hình 3.26 thể hiện sự giống nhau về xu hướng phát triển của mức độ mo móp theo

hướng xuyên tâm của hai mẻ sấy. Khác với khuyết tật nứt vỡ, sự mo móp xuất hiện ở cả 10

mẫu kiểm tra của mỗi mẻ sấy. Chúng phát triển rất nhanh ngay sau khi bắt đầu sấy đến MC

50 %, thể hiện bằng độ dốc lớn của các đồ thị ở khoảng thời gian này. Sự phát triển mo móp

vẫn tiếp tục nhưng có tốc độ chậm hơn ở khoảng thời gian sấy tiếp về MC 20 % và gần như

chững lại ở giai đoạn từ MC 20 % đến khi kết thúc mẻ sấy. Xu hướng phát triển này có thể

giải thích bằng nhận định trên của Walker (2006) [104] kết hợp với kết quả nghiên cứu về

sự thay đổi mức chênh lệch độ ẩm trong 2 mẻ sấy. Đồ thị Hình 3.22 cho thấy, ở giai đoạn

sấy về MC 20 %, chiều dày lớp phía trong tâm gỗ (có độ ẩm cao) nhỏ hơn ở giai đoạn sấy

về MC 50 %. Điều này đồng nghĩa với lượng tế bào gỗ bị mo móp khi thấm cũng giảm nên

tốc độ tăng mo móp không thể lớn bằng giai đoạn đầu. Ở giai đoạn MC dưới 20 %, phần gỗ

phía trong có MC trên FSP vẫn còn, nhưng lượng nước trong ruột hầu hết các tế bào không

còn tối đa (bão hoà) nên sự mo móp hầu hết không xuất hiện thêm nữa.

Các đồ thị cũng thể hiện sự khác nhau về mức độ mo móp theo hướng xuyên tâm của

hai mẻ sấy. Ở mẻ số 2 (sấy mềm), độ sâu mo móp sau khi sấy chỉ nằm trong khoảng 0,5 mm

(cao nhất là 0,61 mm). Tiêu chuẩn AS/NZS 4787:2001 [25] đã phân loại chất lượng gỗ sấy

theo mo móp đạt cấp A, B khi độ sâu mo móp bằng 0 mm và cấp C khi giá trị này nhỏ hơn 2

mm [25]. Nghiên cứu cấu tạo hiển vi cho thấy gỗ Keo tai tượng có tỷ lệ giữa đường kính

ruột và vách tế bào sợi gỗ rất cao (4,09) nên dễ mo móp. Mo móp xuất hiện trên tất cả các

mẫu kiểm tra ở mẻ sấy số 2 nhưng độ sâu của chúng đều nhỏ hơn 2 mm rất nhiều. Tuy

nhiên, khi sấy với chế độ cứng như mẻ số 1, độ sâu mo móp của 10 mẫu kiểm tra là rất lớn,

nằm trong khoảng từ 4 mm đến 6 mm. Có 6 mẫu (tức 60 % số lượng mẫu kiểm tra) có độ

sâu mo móp lớn hơn 5 mm nên xếp loại thấp nhất (loại E) theo tiêu chuẩn AS/NZS

4787:2001 [25].

Nghiên cứu của Hồ Thu Thủy (2005) [19] đã xác định ngưỡng nhiệt độ hình thành

móp méo (móp méo là thuật ngữ mà tác giả sử dụng thay cho mo móp) của gỗ Chò chỉ là từ

55 oC đến 60 oC. Tác giả cho rằng sự móp méo phụ thuộc vào nhiệt độ sấy vì nhiệt độ cao

làm cường độ cơ học của vách tế bào giảm. Kết quả nghiên cứu của tác giả là cơ sở để giải

thích cho sự khác biệt lớn về độ sâu mo móp giữa chế độ sấy cứng với T = (60 - 70) oC và

chế độ sấy mềm với T = (40 - 60) oC.

3.2.3.4.

Cong vênh

Các biến dạng cong vênh bao gồm cong mặt, cong cạnh, vặn vỏ đỗ và cong lòng

máng được đo chiều cao chỗ cong nhất và chia trung bình cho 4 loại biến dạng để so sánh

mức độ cong vênh giữa các chế độ sấy và giữa các mốc thời gian sấy.

Hình 3.27 cho thấy xu hướng phát triển và mức độ của các biến dạng cong vênh suốt

quá trình sấy ở cả 2 mẻ sấy. Lý do để giải thích cho xu hướng phát triển cong vênh là vẫn

đang tranh luận và nghiêng về lý do là sự không đồng nhất về cấu tạo gỗ, sự nghiêng thớ,

cách xếp gỗ sấy [107]. Mặc dù vậy, nghiên cứu này đã cho thấy sự phát triển nhanh hơn và

mức độ lớn hơn rõ ràng về chiều cao các biến dạng cong vênh của mẻ sấy số 1 so với mẻ

sấy số 2. Sự cong vênh ở cả hai mẻ sấy xuất hiện ngay trước khi sấy (sau khi xẻ) với độ cao

cong vênh trung bình khoảng từ 1 mm đến 1,5 mm. Trong khi ở mẻ sấy mềm sự cong vênh

hầu như không phát triển thì ở mẻ sấy cứng xu hướng tăng theo suốt quá trình sấy là tương

đối lớn, lớn nhất ở giai đoạn sấy từ MC 50 % về MC 20 %. Sau khi sấy, độ cao cong vênh

trung bình ở mẻ số 1 đã đạt từ 2 mm đến 3 mm. Như vậy, kết quả này cho thấy sự cong vênh

của gỗ có phụ thuộc vào chế độ sấy.

a b

Hình 3.. Độ cao cong vênh trung bình của các tấm gỗ suốt quá trình sấy a - mẻ số 1 (sấy cứng); b - mẻ số 2 (sấy mềm)

So sánh với gỗ Bạch đàn E. saligna sấy ở chế độ gián đoạn và mềm hơn trong nghiên

cứu của Yuniarti (2015) [107] thì mức độ cong vênh gỗ Keo tai tượng sấy ở chế độ cứng

hơn là thấp hơn. Mặc dù sự chênh lệch về co rút giữa chiều tiếp tuyến và xuyên tâm của gỗ

Keo tai tượng tương đối lớn nhưng sự ảnh hưởng đến mức độ cong vênh có thể không lớn

bằng yếu tố xoắn thớ của gỗ Bạch đàn là lý do dẫn đến biến dạng cong vênh của gỗ Keo tai

tượng là ít hơn.

Như vậy, kết quả nghiên cứu này cho thấy mức chênh lệch độ ẩm được thể hiện rất rõ

trong suốt quá trình sấy gỗ Keo tai tượng, có diễn biến khắc nghiệt hơn ở mẻ sấy cứng so

với mẻ sấy mềm và có liên quan chặt chẽ đến sự phát triển của tất cả các khuyết tật. Giai

đoạn sấy đến độ ẩm 50 %, lớp bề mặt nhanh chóng xuống dưới FSP làm mức chênh lệch ẩm

là cao nhất (140 % ở mẻ sấy cứng và 100 % ở mẻ sấy mềm) nên nứt vỡ và mo móp phát

triển nhanh, có xu hướng chậm lại khi tiếp tục sấy. Ngoại trừ cong vênh không phát triển

nhiều ở mẻ sấy mềm, còn lại tất cả các khuyết tật kiểm tra đều có mức độ nghiêm trọng hơn

ở mẻ sấy cứng so với mẻ sấy mềm. Trong đó, khuyết tật nứt vỡ thể hiện rõ ràng nhất nên

được lựa chọn để xây dựng hàm tương quan giữa khuyết tật (cụ thể là nứt vỡ) với mức

chênh lệch độ ẩm và chế độ sấy (EMC) làm căn cứ xây dựng chế độ sấy NLMT ở nghiên

cứu tiếp theo.

2.1.1.4.Xây dựng hàm tương quan giữa mức chênh lệch độ ẩm và khuyết tật

Khi nghiên cứu lựa chọn chế độ sấy, cặp thông số sấy thường được lựa chọn là nhiệt

độ khô kết hợp với một trong các thông số còn lại bao gồm nhiệt độ ướt, độ ẩm tương đối

(RH) hay độ ẩm thăng bằng (EMC). Tùy thuộc vào thiết kế của mỗi lò sấy, các cặp thông số

điều khiển là khác nhau, nhưng các thông số này có sự tương quan chặt chẽ với nhau và có

thể được trao đổi cho nhau thông qua tra bảng hoặc đồ thị EMC.

Nguyên nhân của sự phát triển khuyết tật khi sấy là do mức chênh lệch độ ẩm nên để

lựa chọn được chế độ sấy phù hợp thì mối tương quan giữa chênh lệch độ ẩm và khuyết tật

cần được xây dựng. Trong phạm vi nghiên cứu này, hàm tương quan giữa mức chênh lệch

độ ẩm và mức độ nứt vỡ bước đầu được đưa ra với mục đích ứng dụng giải thích kết quả

của nghiên cứu lựa chọn chế độ sấy NLMT.

Mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ phụ thuộc và được điều khiển thông qua môi trường

sấy tức là chế độ sấy. Với lò sấy NLMT thí nghiệm trong nghiên cứu sau của luận án, thông

số nhiệt độ khô phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và không điều khiển tăng lên được theo

chế độ mong muốn. Để điều khiển chế độ sấy, thông số EMC được thiết kế để có thể điều

khiển tăng lên nhờ hệ thống phun ẩm và giảm đi nhờ hệ thống quạt xả ẩm. Bên cạnh đó, khi

thí nghiệm lựa chọn chế độ sấy NLMT, mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ suốt quá trình sấy

đã không được xác định để có các dữ liệu cung cấp cho hàm tương quan với khuyết tật.

Chính vì vậy, mối tương quan giữa EMC và mức độ nứt vỡ đã được xây dựng để các kết

quả nghiên cứu ở đây có thể được ứng dụng trong quá trình nghiên cứu lựa chọn chế độ sấy

NLMT.

Bảng 3.. Mức chênh lệch độ ẩm, EMC và nứt vỡ ở mẻ sấy cứng và sấy mềm

EMC (%) Sấy mềm Mức độ nứt vỡ (%) Sấy mềm Sấy cứng Sấy cứng Sấy mềm

MC gradient (%) Sấy cứng 136,77 118,41 79,72 24,47 98,93 79,72 30,56 14,10 Mốc MC Trên 50 % 50 % 20 % 12 % 13,48 10,43 4,09 2,20 23,34 21,18 7,26 4,92 1,84 1,58 1,36 7,51 6,99 5,74

Kết quả tổng hợp số liệu ở Bảng 3.8 và đồ thị Hình 3.28 chỉ ra sự ảnh hưởng của mức

chênh lệch độ ẩm tới mức độ nứt vỡ trong suốt quá trình sấy ở 2 mẻ sấy cứng và mềm. Ở

mỗi thời điểm sấy, mức chênh lệch độ ẩm càng lớn thì mức độ nứt vỡ càng lớn. Thời điểm

gỗ đạt MC 50 %, mức chênh lệch độ ẩm tối đa của 2 mẻ sấy cứng, mềm lần lượt là 118,41

% và 79,72 %, tương ứng với mức độ nứt vỡ là 7,51 % và 1,84 %. Tương tự, ở các thời

điểm gỗ đạt các mốc độ ẩm tiếp theo, mức độ nứt vỡ của mẻ sấy mềm thấp hơn rất nhiều so

với mẻ sấy cứng và tương ứng với sự khác biệt về mức chênh lệch độ ẩm.

Số liệu về EMC cũng cho thấy sự khác biệt rõ ràng giữa hai mẻ sấy ở từng thời điểm

độ ẩm gỗ sấy. Tuy nhiên, sự khác biệt về EMC là ngược lại với nứt vỡ và mức chênh lệch

độ ẩm. Ở mỗi thời điểm mốc độ ẩm gỗ sấy, EMC ở mẻ sấy mềm luôn cao hơn ở mẻ sấy

cứng là lý do mức chênh lệch độ ẩm và mức độ nứt vỡ là thấp hơn.

Hình 3.. Đồ thị và mức độ nứt vỡ, mức chênh lệch độ ẩm và EMC ở các mốc độ ẩm gỗ trong mẻ sấy cứng và sấy mềm

Trên cơ sở các số liệu đã xác định ở cả 2 mẻ sấy cứng và mềm, các hàm tương quan

của mức độ nứt vỡ với mức chênh lệch độ ẩm và EMC ở mỗi mốc độ ẩm đã được đưa ra sau

khi vẽ các đồ thị (Hình 3.29 - 3.31).

Hình 3.. Đồ thị mối tương quan giữa mức độ nứt vỡ với mức chênh lệch độ ẩm và EMC ở thời điểm độ ẩm gỗ đạt 50 %

Hình 3.. Đồ thị mối tương quan giữa mức độ nứt vỡ với mức chênh lệch độ ẩm và EMC ở thời điểm độ ẩm gỗ đạt 20 %

Hình 3.. Đồ thị mối tương quan giữa mức độ nứt vỡ với mức chênh lệch độ ẩm và EMC ở thời điểm độ ẩm gỗ đạt 12 %

Cả 3 đồ thị từ Hình 3.29 đến Hình 3.31 cho thấy ở điểm đồ thị có mức chênh lệch độ

ẩm cao hơn và EMC thấp hơn thì mức độ nứt vỡ cao hơn. Mặc dù không có ý nghĩa mô tả

sự khác biệt của mức độ nứt vỡ, mức chênh lệch độ ẩm và EMC giữa các mẻ sấy, nhưng các

đồ thị đã đưa ra được các hàm số mô tả sự tương quan của cả 3 chỉ số này. Khi đã biết được

hoặc giả định 1 chỉ số thì 2 chỉ số còn lại sẽ được tính toán dựa trên các hàm số là một

phương pháp được luận án sử dụng để thiết lập các dữ liệu lý thuyết mô phỏng mối quan hệ

giữa 3 chỉ số và so sánh với các giá trị sấy thực nghiệm để đánh giá tính chính xác của các

hàm tương quan này trong nghiên cứu sấy NLMT.

Các hàm số tương quan có được từ các số liệu thực nghiệm ở 2 mẻ sấy cứng và mềm

được tổng hợp ở Bảng 3.9.

Bảng 3.. Các hàm tương quan giữa mức độ nứt vỡ với mức chênh lệch độ ẩm và EMC

ở các mốc độ ẩm gỗ trong mẻ sấy cứng và sấy mềm

Hàm tương quan

Mốc MC MC gradient (x) - mức độ nứt vỡ (y) EMC (x) - mức độ nứt vỡ (y)

50 % 20 % 12 % y = 0,1465x - 9,8386 y = 0,1101x - 1,7891 y = 0,4218x - 4,5843 y = -0,5273x + 13,01 y = -1,7072x + 13,969 y = -1,6081x + 9,2758

Giả định mong muốn sấy 1 mẻ sấy không xuất hiện khuyết tật nứt vỡ, tức hàm số y

trong các hàm tương quan trên có giá trị bằng 0 % thì các chỉ số theo lý thuyết tính toán trên

cần phải đạt các giá trị trong Bảng 3.10.

Bảng 3.. Các chỉ số mức chênh lệch độ ẩm và EMC cần đạt để mẻ sấy giả định có mức

độ nứt vỡ bằng 0 %

EMC (%)

Mốc MC 50 % 20 % 12 % Mức độ nứt vỡ (%) MC gradient (%) 67,16 16,25 10,87 0,00 0,00 0,00 24,67 8,18 5,77

Hoặc, để đạt chất lượng gỗ sấy hạng A theo tiêu chuẩn AS/NZS 4787:2001 [25], tức

mức độ nứt vỡ x ≤ 0,5 %, thì các chỉ số tính toán cần đạt như Bảng 3.11.

Bảng 3.. Các chỉ số mức chênh lệch độ ẩm và EMC cần đạt để mẻ sấy giả định có mức

độ nứt vỡ bằng 0,5 %

EMC (%)

Mốc MC 50 % 20 % 12 % Mức độ nứt vỡ (%) MC gradient (%) 70,57 20,79 12,05 0,50 0,50 0,50 23,72 7,89 5,46

Hình 3.. Đồ thị mức chênh lệch độ ẩm và EMC ở các mốc độ ẩm gỗ trong 2 mẻ sấy giả định với mức độ nứt vỡ bằng 0 % và 0,5 %

Hình 3.32 cho thấy, với mức giả định mức độ nứt vỡ thấp (0 %, 0,5 %), đường cong

xu hướng đa thức (polynomial) của mức chênh lệch độ ẩm tính toán là đường đồ thị hàm

bậc 2, có bề lõm quay xuống dưới (hệ số a lớn hơn 0). Điều này khác với đường đồ thị bậc 2

(hệ số a nhỏ hơn 0) có bề lõm hướng lên trên (Hình 3.28) của đường cong xu hướng mức

chênh lệch độ ẩm ở mẻ sấy cứng. Sự thể hiện của các đường cong này cho thấy, ở mẻ sấy

với dốc sấy lớn, mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ từ khi còn tươi về mốc độ ẩm MC 50 % và

về MC 20 % là rất cao (79,72 % ở mốc MC 20 %) nên mức độ nứt vỡ là rất lớn (7,51 %).

Trong khi đó, ở mẻ sấy giả định với mức độ nứt vỡ thấp (0,5 %) thì mức chênh lệch độ ẩm ở

mốc MC 20 % đã xuống rất thấp (20,79 %).

Các kết quả xây dựng hàm số tương quan từ các dữ liệu thực nghiệm ở 2 mẻ sấy

cứng và mềm sẽ được ứng dụng để giả định mức độ nứt vỡ là giá trị thực tế đo được từ lò

sấy NLMT, tính toán giá trị thông số chế độ sấy (EMC) và so sánh với các giá trị đo được

khi thực nghiệm để đánh giá mức độ chính xác của các hàm tương quan này.

Việc cài đặt EMC trong 3 chế độ sấy thí nghiệm NLMT (Bảng 2.6) với dốc sấy thấp

U = 2,4 cho thấy EMC ở các mốc MC 50 %, 20 % và 12 % là tương đối giống như các giá

trị EMC tính toán khi giả định mức độ nứt vỡ là 0,5 %. Các thông số EMC ở 3 chế độ sấy

thí nghiệm NLMT trong Bảng 2.6 được hiểu là ngưỡng tối thiểu, khi EMC của môi trường

sấy giảm xuống tới mức này thì hệ thống phun ẩm sẽ được kích hoạt. Đây là lý do khiến cho

EMC thực tế đo được ở các mốc MC trong lò sấy NLMT thông thường sẽ cao hơn thông số

cài đặt trong Bảng 2.6. Với ưu điểm của lò sấy NLMT là có những khoảng thời gian gián

đoạn để cân bằng ẩm nên mức độ nứt vỡ sẽ thấp hơn sấy liên tục như 2 mẻ sấy quy chuẩn

đã lấy dữ liệu cho việc tính toán. Vì vậy, hai chế độ sấy thí nghiệm NLMT còn lại đã lựa

chọn với dốc sấy cao hơn (U = 2,8 và U = 3,2) có thể sẽ không làm mức độ nứt vỡ trở nên

2.1.1.5.Xác định ngưỡng của mức chênh lệch độ ẩm ảnh hưởng đến khuyết tật

nghiêm trọng hơn so với tính toán lý thuyết.

Bảng 3.. Các ngưỡng mức chênh lệch độ ẩm tối đa và EMC tối thiểu làm gỗ sấy xảy ra

các mức độ nứt vỡ khác nhau

Mốc MC Mức độ nứt vỡ tối đa (%) MC gradient tối đa (%) EMC tối thiểu (%) Hạng chất lượng theo mức độ nứt vỡ

50% 20% 12% 50% 20% 12% 50% 20% 12% 50% 20% 12% 50% 20% 12% 0,5 0,5 0,5 2,0 2,0 2,0 5,0 5,0 5,0 10,0 10,0 10,0 15,0 15,0 15,0 70,57 20,79 12,05 80,81 34,42 15,61 101,29 61,66 22,72 135,42 107,08 34,58 169,55 152,49 46,43 23,72 7,89 5,46 20,88 7,01 4,52 15,19 5,25 2,66 5,71 2,32 - - - -

Với những kết quả nghiên cứu bước đầu về xây dựng hàm tương quan của mức độ

nứt vỡ với mức chênh lệch độ ẩm và EMC, luận án tiếp tục xây dựng bảng tra ngưỡng của

mức chênh lệch độ ẩm và EMC (Bảng 3.12) làm gỗ sấy xảy ra các mức độ nứt vỡ khác

nhau, phục vụ việc thiết lập các chế độ sấy cho các mẻ sấy gỗ Keo tai tượng với yêu cầu

chất lượng nứt vỡ khác nhau.

Các giá trị mức độ nứt vỡ tối đa đưa ra trong bảng là giới hạn để gỗ sấy đạt hạng A,

B, C, D, E theo tiêu chuẩn AS/NZS 4787:2001 [25], được sử dụng để tính toán các giá trị

ngưỡng tối đa của mức chênh lệch độ ẩm và ngưỡng tối thiểu của EMC thông qua các hàm

tương quan. Các giá trị EMC và mức chênh lệch độ ẩm là cơ sở để lựa chọn các thông số

môi trường sấy khi thiết lập chế độ sấy.

3.3. Mô hình toán học mô phỏng quá trình vận chuyển ẩm khi sấy gỗ Keo tai tượng

2.1.1.1.Kết quả mô phỏng

trong lò sấy quy chuẩn

Khi chạy trên phần mềm Matlab 2015a, mô hình toán học Transpore đã mô phỏng

các trường diễn biến thay đổi MC và nhiệt độ gỗ theo thời gian sấy trên các đồ thị 2 và 3

chiều. Các lưới mô phỏng trên cả mặt cắt ngang và mặt cắt dọc. Luận án này tập trung vào

mức chênh lệch độ ẩm theo chiều dày nên phần kết quả mô phỏng theo chiều dọc thớ không

được trình bày ở đây. Kết quả chạy mô phỏng của 2 loại ván xẻ xuyên tâm và tiếp tuyến sẽ

được trích xuất ra để phân tích và bình luận.

Các hình từ 3.33 đến 3.36 là các kết quả về trường MC và nhiệt độ theo mặt cắt

ngang ở 4 mốc thời gian 0 giờ, 63 giờ, 202 giờ và 305 giờ tương ứng với 4 mốc MC 152,53

%, 50 %, 25,28 % và 12 % với mô hình sấy ván xẻ xuyên tâm. Vì hệ số thấm của gỗ Keo tai

tượng tương đối cao nên tốc độ sấy từ khi độ ẩm ban đầu 152,53 % về FSP (25,28 %) là

tương đối nhanh, độ ẩm gỗ giảm 127 % chỉ mất 202 giờ. Tiếp tục sấy dưới FSP về MC cuối

12 %, động lực chủ yếu là sự khuếch tán, thời gian để độ ẩm gỗ giảm được hơn 13 % mất

khoảng 100 giờ, chiếm 33 % tổng thời gian sấy.

Đầu ra của mô hình mô phỏng MC trung bình và bề mặt gỗ, nhiệt độ bề mặt và nhiệt

độ trong tâm của gỗ sẽ được sử dụng trong các nghiên cứu khảo sát các chế độ sấy gỗ mà

không cần tiêu tốn nhiều công sức cho việc thực nghiệm.

Hình 3.33 mô phỏng thời điểm bắt đầu sấy chưa có sự chênh lệch độ ẩm và nhiệt độ

giữa bề mặt và trong tâm gỗ. Cả 2 lưới của trường MC và nhiệt độ đều đang là mặt phẳng

trên mặt cắt ngang. Hình 3.34 mô phỏng các dữ liệu độ ẩm và nhiệt độ ở thời điểm 63 giờ

(MC 50 %). Lưới của trường MC đã có sự thay đổi chuyển sang hình mái vòm cho thấy sự

chênh lệch MC rõ rệt trên mặt cắt ngang. Nhiệt độ bề mặt và trong tâm gỗ đều tiệm cận mức

nhiệt độ môi trường sấy là 40 oC. Hình 3.35 cho thấy lưới MC có hình mái vòm thu nhỏ dần

lại và đến Hình 3.36 nó gần như duỗi phẳng ra cho thấy xu hướng chênh lệch MC trên mặt

cắt ngang có xu hướng giảm dần trong quá trình sấy.

Hình 3.. Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván xuyên tâm thời điểm 0 giờ, MC 152,53 %

Hình 3.. Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván xuyên tâm thời điểm 63 giờ, MC 50 %

Hình 3.. Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván xuyên tâm thời điểm 202 giờ, MC 25,28 %

Hình 3.. Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván xuyên tâm thời điểm 305 giờ, MC 12 %

Mô phỏng diến biến mức chênh lệch độ ẩm có sự khác nhau rõ ràng giữa hai loại ván

xuyên tâm và tiếp tuyến. Với ván xuyên tâm (Hình 3.37-a), mặt cong chênh lệch độ ẩm giữa

bề mặt và trong tâm có xu hướng phát triển mạnh hơn ở mặt cắt song song với chiều dày

(mặt cắt tiếp tuyến). Ngược lại, với ván tiếp tuyến (Hình 3.37-b), sự phát trển mức chênh

lệch độ ẩm lại theo mặt cắt song song với chiều rộng (vẫn là mặt cắt tiếp tuyến). Kết quả

kiểm tra đặc tính chuyển khối của gỗ Keo tai tượng nói riêng và của các loại gỗ khác cho

thấy dòng chuyển khối đi theo hướng xuyên tâm mạnh hơn hướng tiếp tuyến. Thể hiện rõ

trong trường hợp này (giai đoạn sấy đến MC 100 %) là tỷ lệ dị hướng của hệ số thấm lỏng

giữa chiều xuyên tâm và tiếp tuyến là KR/KT = 3,37 tức là tốc độ vận chuyển ẩm từ tâm ra bề

mặt theo hướng xuyên tâm là nhanh hơn theo hướng tiếp tuyến dưới động lực thấm. Như

vậy, ở các lớp bề mặt theo phương mặt cắt tiếp tuyến luôn có 1 lượng ẩm di chuyển từ tâm

ra dễ dàng hơn và luôn ẩm hơn ở các lớp bề mặt theo phương xuyên tâm. Bề mặt xuyên tâm

luôn khô hơn trước trong quá trình sấy là lý do cho xu hướng phát triển mức chênh lệch độ

luôn ngược nhau giữa hai loại ván xuyên tâm và tiếp tuyến như Hình 3.37.

a b

Hình 3.. Mô phỏng diễn biến MC trên mặt cắt ngang của ván xuyên tâm (a) và ván tiếp tuyến (b) thời điểm MC đạt 100 %

a b

Hình 3.. Mô phỏng tổng thời gian sấy của ván xuyên tâm (a) và ván tiếp tuyến (b)

Mô hình mô phỏng diễn biến giảm ẩm của ván xuyên tâm luôn chậm hơn ván tiếp

tuyến trong suốt quá trình sấy. Hình 3.38-b cho thấy thời gian sấy từ khi bắt đầu đến điểm

FSP (25,28 %) ở ván xẻ tiếp tuyến là 93 giờ, so với ván xẻ xuyên tâm là 202 giờ (Hình 3.38-

a), nhanh hơn 2,17 lần. Tuy nhiên, đến giai đoạn từ sau FSP với động lực khuếch tán, thời

gian sấy ở ván tiếp tuyến mất 69,5 giờ để độ ẩm giảm từ 25,28% về 12 %, chiếm 42,77 %

tổng thời gian sấy. Tỷ lệ thời gian giai đoạn dưới FSP này cao hơn so với ván xẻ xuyên tâm

(33,77 %) cho thấy sự thấm xuyên tâm cao hơn thấm tiếp tuyến có vai trò rất lớn để khả

năng rút ngắn thời gian sấy.

Tổng thời gian sấy đến độ ẩm 12 % của ván xẻ tiếp tuyến chỉ mất 162,5 giờ, nhanh

hơn ván xẻ xuyên tâm (305 giờ) 1,88 lần. Đây là lý do cho nhiều nhà sản xuất gỗ xẻ trên thế

giới khuyến cáo nên xẻ ván theo phương pháp xẻ tiếp tuyến để giảm thời gian sấy nếu có

thể bỏ qua được yếu tố chất lượng gỗ sấy.

Hình 3.. Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván tiếp tuyến thời điểm 32 giờ, MC 50 %

Hình 3.39 và Hình 3.40 được trích xuất từ các thời điểm MC đạt 50 % và 25,28 %

khi mô phỏng mặt cắt ngang của quá trình sấy ván tiếp tuyến. Các hình ảnh này cho thấy rõ

sự khác biệt về diễn biến giảm ẩm và phương chênh lệch độ ẩm khi sấy ván tiếp tuyến so

với ván xuyên tâm ở Hình 3.34 và Hình 3.35.

Hình 3.. Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván tiếp tuyến thời điểm 89,5 giờ, MC 25,28 %

Ghi chú: các ký hiệu trên các hình từ Hình 3.33 đến Hình 3.40 gồm Moisture là độ ẩm tại các vị trị

trên mặt cắt ngang; Temperature là nhiệt độ tại các vị trí trên mặt cắt ngang; Tên trục đồ thị: MC - độ ẩm (x

100 %), Thick - chiều dày gỗ, Width - chiều rộng gỗ, Temp - nhiệt độ (độ C), Drying time - thời gian sấy

(giờ); Surface MC là độ ẩm bề mặt gỗ - đường liền xanh nhạt; Averaged MC là độ ẩm trung bình gỗ - đường

liền xanh dương; Surface temperature là nhiệt độ bề mặt - đường liền xanh nhạt; core temperature là nhiệt độ

trong tâm - đường liền xanh đậm; Nhiệt độ khô cài đặt - nét đứt xanh đậm; Nhiệt độ ướt cài đặt - nét đứt

xanh nhạt; màu sắc lưới MC thể hiện giá trị giảm dần của độ ẩm theo thứ tự màu đen, vàng, xanh lá và xanh

dương.

2.1.1.2.Đối chiếu kết quả mô phỏng của mô hình với thực nghiệm

Khi so sánh với kết quả sấy thực nghiệm thì tổng thời gian sấy mô phỏng là nhanh

hơn (305 giờ so với 336 giờ).

Hình 3.41 thể hiện hai đường đồ thị thời gian sấy khi mô phỏng lý thuyết trên mặt cắt

ngang của ván xuyên tâm và khi sấy thực nghiệm. Sở dĩ lựa chọn kết quả mô phỏng của ván

xuyên tâm vì loại ván này có thời gian sấy lâu hơn ván tiếp tuyến và mẫu theo dõi diễn biến

MC của mẻ sấy thực nghiệm cũng được lựa chọn là ván xẻ xuyên tâm.

Hình 3.. So sánh diễn biến giảm MC giữa mô hình lý thuyết và thực nghiệm

Hình ảnh này minh họa cho độ chính xác của mô hình so với thực nghiệm. Ở giai

đoạn sấy từ khi độ ẩm còn tươi về FSP, hai đường đồ thị này có sự lệch nhau khá lớn.

Nguyên nhân có thể do ở giai đoạn này tốc độ thoát ẩm quá nhanh làm cho việc kiểm tra độ

ẩm mẫu trong mẻ sấy thực nghiệm có thể gặp nhiều sai số. Ngược lại, ở giai đoạn dưới điểm

FSP, hai đường đồ thị này rất tương thích nhau cho thấy độ chính xác của mô hình là rất

cao. Sai số toàn phương trung bình gốc (RMSE) tổng thể cho cả quá trình sấy từ MC ban

đầu đến MC cuối cùng được tính toán là 20,82 % độ ẩm. Sai số này sẽ được khuyến nghị để

giảm xuống bằng cách tiếp tục nghiên cứu thêm cả về các dữ liệu đầu vào của mô hình, cả

về quá trình thực nghiệm.

Kết quả tính toán là 9,37 % cho thấy sai số giữa tổng thời gian sấy dự đoán của mô

hình so với thực tế là thấp. Mặc dù chỉ số RMSE chưa tốt nhưng chỉ số này cho thấy sức

mạnh phỏng đoán đầu ra là thời gian sấy của mô hình đáng được quan tâm và ứng dụng

rộng rãi.

2.1.1.1.Sự ảnh hưởng của chế độ sấy đến chất lượng gỗ sấy

3.4. Chế độ sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng NLMT

Bảng 3.. Chất lượng của gỗ ở các chế độ sấy bằng NLMT

Khuyết tật TB

Các chế độ sấy với các dốc sấy U

2,8 3,2 2,4

0,29 Mức độ nứt vỡ (N, %) 0,41 0,68 0,459

0,08 Mức độ cong vênh (C, %) 0,11 0,11 0,099

2,88 Tỷ lệ co rút theo chiều rộng (%) 2,90 2,93 2,906

5,56 Tỷ lệ co rút theo chiều dày (%) 5,53 5,57 5,554

A A B

Phân cấp chất lượng theo mức độ nứt vỡ (tiêu chuẩn AS/NZ 4787:2001) [25]

Bảng 3.. Kết quả nghiên cứu sấy đã công bố với một số loại gỗ

Loại gỗ Đước Bạch Hông Thông Cáng Vối Xà

đàn mã vỹ lò thuố Cừ

1,42 c 1,16 1,44 Mức độ nứt vỡ (N, %) 5 - 7 3,78 3,44

0,41 0,50 0,43 Mức độ cong vênh (C, %) <1

3,21 3,78 3,27 Tỷ lệ co rút theo chiều rộng (%) 7,5 3 3

(Nguồn: Bùi Duy Ngọc, 2021 [14])

4,80 5,73 4,74 Tỷ lệ co rút theo chiều dày (%) 12 6 6,5

Kết quả nghiên cứu sấy gỗ Keo tai tượng bằng NLMT cho thấy khi dốc sấy càng lớn

tức là chế độ sấy càng cứng, mức độ nứt vỡ càng cao nhưng đều tương đối tốt và xếp hạng

cao theo tiêu chuẩn AS/NZS 4787:2001 [25] (Bảng 3.13). Ở chế độ sấy với dốc sấy nhỏ

nhất (U = 2,4), mức độ nứt vỡ rất nhỏ (0,29 %) và ở dốc sấy lớn nhất (U = 3,2) mức độ nứt

vỡ là cao nhất nhưng cũng chỉ tới 0,68 %. Đối chiếu mức độ nứt vỡ với tiêu chuẩn đánh giá

chất lượng gỗ sấy của Úc AS/NZS 4787:2001 [25], cả hai chế độ sấy mềm hơn (U = 2,4 và

U = 2,8) cho gỗ sấy đạt chất lượng hạng A và chế độ sấy cứng nhất (U = 3,2) vẫn cho gỗ sấy

đạt chất lượng hạng B (trong 5 hạng từ cao đến thấp A, B, C, D, E). Như vậy, mặc dù gỗ

Keo tai tượng đã được sấy bằng NLMT với chế độ rất cứng nhưng khi so sánh với một số

loại gỗ ở các nghiên cứu khác (Bảng 3.14) khi sấy bằng lò sấy truyền thống và đối chiếu với

tiêu chuẩn, gỗ sấy vẫn đạt chất lượng tốt nên dốc sấy U = 3,2 được xem xét để lựa chọn chế

độ sấy bằng NLMT cho gỗ Keo tai tượng.

Mặc dù không xác định mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ, nhưng đồ thị diễn biến các

thông số môi trường và độ ẩm gỗ suốt quá trình sấy (Hình 3.43) cho thấy sấy NLMT là một

ví dụ tương đối rõ ràng cho nghiên cứu về sự ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến

mức độ nứt vỡ (Mục 3.2.3). Vào ban đêm và những ngày mưa (ngày thứ 13, 14, 15 và ngày

thứ 37, 38 trong Hình 3.43), do không có nắng, nhiệt độ bên trong lò sấy (T) giảm xuống và

độ môi trường (RH) tăng lên kéo theo độ ẩm thăng bằng (EMC) tăng. Đây là cơ hội để lớp

bề mặt gỗ sấy hút ẩm trở lại và cân bằng mức chênh lệch độ ẩm so với bên trong tâm tấm gỗ

đã xuất hiện lúc trời nắng, nhiệt độ cao. Kết quả là mức độ nứt vỡ của gỗ sấy bằng NLMT ở

tất cả các thí nghiệm đều rất thấp (trung bình 0,459 %).

Mức độ cong vênh của gỗ Keo tai tượng khi sấy bằng NLMT ở cả 3 chế độ sấy cũng

rất nhỏ khi so sánh với các loại gỗ khác trong Bảng 3.14. Không giống như mức độ nứt vỡ,

chỉ tiêu cong vênh ở 3 chế độ sấy chênh lệch nhau không nhiều và không theo quy luật,

chứng tỏ sự ảnh hưởng của dốc sấy trong sấy NLMT tới mức độ cong vênh là không rõ

ràng. Tuy nhiên, so với các loại gỗ khác khi sấy quy chuẩn, mức độ cong vênh ở đây nhỏ

hơn từ 4 lần đến 5 lần.

Nghiên cứu trước của luận án về sự ảnh hưởng của chênh lệch độ ẩm đến mức độ

cong vênh (Mục 3.2.3) đã chỉ ra rằng mức chênh lệch độ ẩm càng nhỏ thì mức độ cong vênh

càng thấp. Khi sấy NLMT, nhờ có sự gián đoạn gia nhiệt vào ban đêm và những ngày không

có nắng làm cho mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ giảm đã hạn chế đáng kể sự cong vênh.

2.1.1.2.Sự ảnh hưởng của chế độ sấy đến thời gian sấy

Để luôn giữ được dốc sấy cố định trong suốt quá trình sấy, thông số cài đặt EMC

được tự động điều chỉnh thay đổi tương ứng với các mốc độ ẩm tức thời như bảng chế độ

sấy đã thiết kế cho từng mẻ sấy. Thời gian đạt các mốc độ ẩm của từng chế độ sấy được

tổng hợp trong Bảng 3.15 và diễn biến giảm ẩm của các chế độ sấy được so sánh qua đồ thị.

Bảng 3.. Thời gian từng giai đoạn sấy của các chế độ sấy thí nghiệm NLMT

Độ ẩm gỗ (MC, %) 50 45 40 36 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 Chế độ U = 2,4 0,00 4,46 9,90 14,90 20,56 23,90 28,56 34,06 37,56 42,06 48,90 55,56 64,56 72,06 82,90 Thời gian sấy (ngày) Chế độ U = 2,8 0,00 3,04 6,06 8,90 11,56 13,90 16,56 19,06 23,56 27,90 32,06 35,56 40,56 46,90 54,56 Chế độ U = 3,2 0,00 2,90 4,80 5,90 7,80 8,90 10,90 15,90 19,90 22,80 27,90 30,90 34,80 39,70 43,06

Diễn biến giảm ẩm và tổng thời gian sấy có sự khác biệt rõ ràng ở ba chế độ sấy thí

nghiệm (Hình 3.42). Ở dốc sấy U = 2,4, do hệ thống phun ẩm thường xuyên hoạt động để

đạt EMC cài đặt nên tốc độ thoát ẩm rất chậm, bình quân mỗi ngày độ ẩm chỉ giảm 0,46 %,

và mất gần 83 ngày để độ ẩm giảm từ 50 % về 12 %. Tuy nhiên, sang dốc sấy U = 2,8 tốc

độ giảm ẩm tăng lên rất nhiều, bình quân mỗi ngày độ ẩm giảm 0,70 %. Với dốc sấy U =

3,2, tốc độ giảm ẩm không tăng hơn nhiều so với dốc sấy U = 2,8, bình quân mỗi ngày độ

ẩm giảm 0,88 %, nhưng đã tăng gấp đôi so với dốc sấy U = 2,4 và chỉ mất 43,06 ngày để độ

ẩm gỗ đạt 12 %. Thực tế sản xuất sấy gỗ Keo có cùng kích thước bằng lò sấy hơi nước

truyền thống với nhiệt độ sấy (40 - 55) oC, để gỗ giảm ẩm từ 50 % về 12 %, thời gian sấy

mất khoảng 28 ngày (Công ty Cổ phần Thương mại và Xây dựng Ngọc Ninh - Phú Thọ)

[15]. Ở lò sấy bằng NLMT, nhiệt độ không được gia nhiệt liên tục, nhưng thời gian sấy

không lâu hơn quá nhiều so với thực tế sản xuất bằng lò sấy truyền thống, chỉ gấp 1,5 lần.

Như vậy, khi sấy bằng NLMT với chế độ rất cứng (U = 3,2), thời gian sấy ngắn nhưng gỗ

sấy vẫn đạt chất lượng tương đối tốt nên chế độ sấy bằng NLMT cho gỗ Keo tai tượng được

lựa chọn là dốc sấy U = 3,2.

Hình 3.. Đồ thị diễn biến ẩm của gỗ ở các chế độ sấy NLMT

Tuy nhiên, tuỳ theo mục đích rút ngắn thời gian cùng với yêu cầu chất lượng gỗ sấy

được thoả thuận của các bên, người điều khiển sấy có thể lựa chọn các chế độ sấy khác, kể

cả chế độ sấy cứng hơn (dốc sấy U > 3,2).

Diễn biến các thông số sấy đã lựa chọn với dốc sấy U = 3,2 được mô tả ở Hình 3. 43,

kết quả cho thấy sự thay đổi thông số môi trường sấy bằng NLMT và diễn biến giảm ẩm của

gỗ không theo quy luật như sấy thông thường. Diễn biến độ ẩm gỗ, độ ẩm môi trường và

EMC giảm dần, diễn biến nhiệt độ môi trường tăng dần theo thời gian sấy. Nhưng khác với

các đường cong liên tục trong sấy đẳng tốc hoặc các đường cong không liên tục trong sấy

nhiều cấp ở phương pháp sấy thông thường, tất cả đường cong ở đồ thị đều theo hình dích

dắc, lên xuống theo chu kỳ thời gian một ngày. Thông số môi trường và độ ẩm gỗ có sự

chênh lệch nhau giữa ngày và đêm. Chiều tăng giảm của đường cong nhiệt độ trong ngày

luôn ngược lại với các đường cong của các thông số khác. Nhiệt độ môi trường càng cao, độ

ẩm môi trường càng giảm và kéo theo EMC giảm làm tăng dốc sấy và tốc độ thoát ẩm của

gỗ sẽ tăng. Tuy nhiên, độ ẩm môi trường và EMC được kiểm soát một phần nhờ hệ thống

phun ẩm nên khoảng chênh lệch giữa ngày và đêm của EMC và độ ẩm gỗ nhỏ hơn khoảng

chênh lệch của nhiệt độ. Điều đáng chú ý ở đây là đường dích dắc của độ ẩm gỗ. Vào ban

ngày, gỗ được gia nhiệt nên độ ẩm giảm. Vào ban đêm, nhiệt độ giảm, độ ẩm môi trường

tăng, độ ẩm gỗ lại tăng nhưng điểm tăng của ngày hôm sau thường thấp hơn ngày hôm

trước. Các chu kỳ nhả - hút ẩm liên tục này cũng là lý do khiến cho chất lượng gỗ sấy bằng

NLMT được nâng cao.

Hình 3.. Đồ thị thông số sấy và diễn biến ẩm của gỗ với dốc sấy U = 3,2

Như vậy, quá trình nghiên cứu thực nghiệm 3 mẻ sấy với 3 dốc sấy khác nhau đã lựa

chọn ra được dốc sấy U = 3,2 vì thời gian sấy ngắn (43,06 ngày) mà chất lượng gỗ sấy vẫn

2.1.1.3.Đánh giá kết quả nghiên cứu sấy NLMT trên cơ sở các hàm tương quan giữa

đạt mức B theo tiêu chuẩn AS/NZ 4787:2001 [25].

mức chênh lệch độ ẩm, EMC và mức độ nứt vỡ gỗ sấy

Từ kết quả chất lượng gỗ sấy của mẻ sấy NLMT với dốc sấy U = 3,2 đã lựa chọn, dữ

liệu mức độ nứt vỡ gỗ sấy đo được được sử dụng như một giá trị giả định để tính toán lý

thuyết cho EMC và mức chênh lệch độ ẩm ở các mốc độ ẩm trong lò sấy NLMT từ các hàm

tương quan đã được xác định ở Bảng 3.9. Kết quả tính toán và đo thực tế tổng hợp trong

Bảng 3.16 và Hình 3.44 được sử dụng để so sánh, đánh giá.

Bảng 3.16 cho thấy ở tất cả các mốc độ ẩm gỗ, EMC thực tế luôn thấp hơn so với

EMC tính toán không nhiều. Khi độ ẩm gỗ ở mốc MC 50 %, tức là thời điểm bắt đầu sấy

của các mẻ sấy NLMT (khởi lò), EMC được cài đặt duy trì mức 25 % và thực tế đo được

EMC đạt thấp nhất lúc trời nắng nhất (từ 11 giờ đến 14 giờ ngày 27/10/2018) là 22,86 %,

thấp hơn 0,52 % so với EMC tính toán (23,28 %). Ở 2 mốc độ ẩm 20 % và 12 %, EMC thực

tế đo được lần lượt thấp hơn EMC tính toán 0,50 % và 0,14 %. Các giá trị EMC thực tế đo

được ở các mốc độ ẩm luôn thấp hơn so với tính toán cho thấy các thông số trong lò sấy

NLMT đã có tác dụng làm giảm mức độ nứt vỡ gỗ sấy. Nếu lấy các EMC thực tế này để đưa

vào các hàm tương quan để tính toán thì mức độ nứt vỡ của gỗ sấy ở các mốc độ ẩm 50 %,

20 % và 12 % lần lượt là 0,96 %, 1,54 % và 0,90 %.

Bảng 3.. Mức chênh lệch độ ẩm, EMC tính toán và thực tế trong lò sấy NLMT

Mức độ nứt vỡ (%) EMC tính toán (%) EMC thực tế (%)

Mốc MC 50 % 20 % 12 % MC gradient tính toán (%) 71,80 22,43 12,48 0,68 0,68 0,68 23,38 7,78 5,35 22,86 7,28 5,21

Hình 3.44 cho thấy rõ hơn sự chênh lệch không lớn giữa EMC tính toán và EMC

thực tế trong lò sấy NLMT (xem thêm Hình 3.45). Xu hướng giảm EMC theo thời gian sấy

cũng tương đồng giữa tính toán và thực tế. Đường MC gradient tính toán chỉ ra rằng mức

chênh lệch độ ẩm ở mốc MC 20 % đã xuống rất thấp và có xu hướng giống ở mẻ sấy mềm.

Đây là xu hướng cho mức độ nứt vỡ thấp.

Hình 3.. Mức chênh lệch độ ẩm, EMC tính toán và thực tế trong lò sấy NLMT

Sự đồng nhất giữa kết quả đo và tính toán về EMC ở cả 3 mốc độ ẩm 50 %, 20 % và

12 % được thể hiện rõ ở Hình 3.45 với hệ số tương quan rất cao, xấp xỉ bằng 1 (R 2 =

0,9997).

So sánh với các mức EMC cài đặt ở Bảng 2.6 thì các giá trị EMC thực tế và tính toán

cũng cao hơn (ngoại trừ mốc độ ẩm 50 %). Điều này có thể lý giải là mức nhiệt độ thu được

từ ánh nắng mặt trời từ cuối mùa thu đến giữa mùa đông của mẻ sấy này không đủ lớn để

giảm được EMC xuống như cài đặt. Đây là vấn đề về thiết bị sấy NLMT cần được cải tiến

để có thể sấy được với dốc sấy cao hơn cho những mẻ sấy có nhu cầu tốc độ sấy nhanh hơn

ở miền Bắc.

Hình 3.. Mối quan hệ giữa EMC tính toán và thực tế trong lò sấy NLMT

Như vậy, sự tương đồng giữa các dữ liệu đo được về thông số chế độ sấy (EMC)

trong lò sấy NLMT và các dữ liệu tính toán trên cơ sở hàm tương quan của mức độ nứt vỡ

với mức chênh lệch độ ẩm là cơ sở để phương pháp này có thể ứng dụng. Sự so sánh này

cũng chỉ ra rằng quá trình thực nghiệm đo các thông số trong lò sấy NLMT cho kết quả

không khác so với lý thuyết về mối tương quan giữa mức chênh lệch độ ẩm với khuyết tật

và thông số môi trường sấy. Mặc dù chưa đề cập đến mức độ cong vênh, nhưng các hàm

tương quan giữa mức chênh lệch độ ẩm và EMC với mức độ nứt vỡ đã đưa ra một hướng

giải quyết khả quan cho các nghiên cứu tiếp theo về xác định các mức thí nghiệm để lựa

chọn chế độ sấy.

2.1.1.1.Kết quả khảo nghiệm

3.5. Đề xuất quy trình sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng năng lượng mặt trời

3.5.1.1.

Thông tin của 2 mẻ sấy khảo nghiệm

Ở cả 2 mẻ sấy NLMT khảo nghiệm và mẻ sấy hơi nước đối chứng đều sử dụng chung

một loại gỗ là gỗ Keo tai tượng, có cùng cấp chiều dày (25 ± 1) mm, cùng độ ẩm ra lò là (12

± 2) %, cùng lượng gỗ xếp (khoảng 30 m3/mẻ). Sau khi sấy thành công mẻ thứ nhất, mẻ thứ

hai có ý nghĩa kiểm chứng mẻ thứ nhất nên gỗ đầu vào có độ ẩm 32 %, thấp hơn mẻ sấy đầu

(45 %) được lựa chọn để tiết kiệm thời gian khảo nghiệm.

Bảng 3.. Một số thông tin cơ bản về 2 mẻ sấy khảo nghiệm

Loại gỗ Mẻ sấy

Thời gian sấy (ngày) 39 KTT Chiều dày (mm) 26 Khối lượng (m3) 29,637 Độ ẩm ban đầu (%) 45 Độ ẩm kết thúc (%) 12 1

24 KTT 26 29,708 32 12 2

21 KTT 26 35,158 45 12 Thời gian (bắt đầu - kết thúc) 30/5- 8/7/2019 12/7- 5/8/2019 7- 27/10/2019 Đối chứn g

3.5.1.2.

Kết quả đánh giá sấy khảo nghiệm

Diễn biến thông số môi trường sấy của cả 2 mẻ sấy:

Hình 3.. Diễn biến nhiệt độ và độ ẩm môi trường của 2 mẻ sấy khảo nghiệm

Trên đồ thị ở cả 2 mẻ sấy NLMT, đường diễn biến nhiệt độ (Temp) và đường diễn

biến độ ẩm (RH) của môi trường đều là những đường díc dắc, lên xuống theo chu kỳ ngày -

đêm. Tuy nhiên, có sự khác biệt rõ rệt ở 2 mẻ sấy ở thời điểm bắt đầu sấy. Mẻ số 2 do độ ẩm

gỗ ban đầu là 32 % nên lượng ẩm từ gỗ thoát ra không nhiều làm cho độ ẩm môi trường

thấp hơn và nhiệt độ cao hơn so với mẻ số 1.

Đánh giá chất lượng gỗ sấy

Bảng 3.18 cho thấy mẻ sấy NLMT số 1 có thời gian và chất lượng gỗ sấy tương

đương với kết quả nghiên cứu ở quy mô thí nghiệm. Có thể do gỗ có độ ẩm đầu vào là 45 %

(thấp hơn so với thí nghiệm, 50 %) nên thời gian sấy chỉ là 39 ngày (ngắn hơn 4 ngày so với

sấy thí nghiệm, 43 ngày), phần nào ảnh hưởng đến chất lượng gỗ sấy. Mức độ nứt vỡ gỗ sấy

ở mẻ sấy số 1 là 0,54 %, thấp hơn so với sấy thí nghiệm (0,68 %) và vẫn làm cho gỗ được

xếp hạng B, tức trên 90 % số mẫu kiểm tra có mức độ nứt vỡ lớn hơn 0,5 % nhưng nhỏ hơn

hoặc bằng 2 %. Mức chênh lệch độ ẩm gỗ sấy so với độ ẩm mục tiêu ở mẻ sấy này là 1,03

% cũng làm gỗ sấy xếp hạng B (trên 90 % số mẫu kiểm tra có độ ẩm nằm trong khoảng từ

10 % đến 16 % nếu độ ẩm mục tiêu là 12 %).

Bảng 3.. Chất lượng gỗ sấy ở các mẻ sấy khảo nghiệm và mẻ đối chứng

Mẻ sấy 1 2 ĐC

Mức độ nứt vỡ (N, %) 0,54 0,43 1,56

Mức chênh lệch độ ẩm so với mục tiêu 1,03 1,28 2,15 (%)

Phân cấp chất lượng theo mức độ nứt vỡ B B D

Phân cấp chất lượng theo mức chênh lệch B B C độ ẩm so với mục tiêu

Mẻ sấy NLMT số 2 có mức chênh lệch độ ẩm so với độ ẩm mục tiêu là lớn hơn (1,28

%) nhưng vẫn làm cho gỗ sấy xếp hạng B. Tuy nhiên, mức độ nứt vỡ ở mẻ số 2 là 0,43 %,

nhỏ hơn ở mẻ số 1. Điều này có thể là do độ ẩm gỗ khi bắt đầu sấy mẻ 2 là 32 %, thấp hơn

mẻ số 1 (45 %). Khuyết tật nứt vỡ gỗ sấy (nứt mặt, nứt đầu) thường xuất hiện ở giai đoạn

sấy ban đầu (trên điểm bão hoà thớ gỗ) do sự chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt, nơi mà nước tự

do đã thoát hết và một phần nước liên kết cũng được thoát ra, và tâm thanh gỗ tạo ra nội

ứng suất. Chính vì vậy mẻ sấy số 2 bắt đầu với độ ẩm 32 %, tức lượng nước tự do không

còn nhiều, việc thoát ẩm quá nhanh không xuất hiện, chênh lệch độ ẩm giữa tâm và bề mặt

không lớn nên mức độ nứt vỡ gỗ sấy cũng nhỏ hơn ở mẻ số 1.

Mẻ sấy hơi nước đối chứng có thời gian sấy nhanh hơn không quá nhiều nhưng mức

độ nứt vỡ và mức chênh lệch độ ẩm so với độ ẩm mục tiêu đều lớn hơn rất nhiều so với 2

mẻ sấy khảo nghiệm bằng lò sấy NLMT. Mức độ nứt vỡ là 1,56 % làm cho gỗ sấy chỉ được

xếp loại D, tức trên 90 % số mẫu kiểm tra có mức độ nứt vỡ lớn hơn 5 % và nhỏ hơn hoặc

bằng 10 %. Mức chênh lệch độ ẩm so với độ ẩm mục tiêu là 2,15 % làm cho gỗ sấy xếp

hạng C, tức trên 90 % số mẫu kiểm tra có độ ẩm nằm trong khoảng từ 8 % đến 17 % với độ

ẩm mục tiêu 12 %. Như vậy, mặc dù thời gian sấy gỗ Keo bằng lò sấy NLMT là lâu hơn

không nhiều so với lò sấy hơi nước (39 ngày so với 21 ngày) nhưng chất lượng gỗ sấy là

cao hơn rõ rệt.

Kết quả khảo nghiệm của mẻ sấy số 1 về thời gian và chất lượng gỗ sấy tương đương

với kết quả sấy thí nghiệm và đã được kiểm chứng lại bằng mẻ sấy số 2 nên các số liệu về

thông số sấy, chất lượng gỗ sấy của mẻ số 1 sẽ được sử dụng trong quá trình xây dựng quy

trình sấy.

Thông số sấy của mẻ sấy số 1 được lựa chọn:

- Tốc độ gió: 2 m/s, giống như khi sấy thí nghiệm.

- Diễn biến nhiệt độ, độ ẩm và độ ẩm thăng bằng của môi trường và độ ẩm gỗ được

vẽ đồ thị như Hình 3.47.

Hình 3.. Diễn biến thông số môi trường và độ ẩm của gỗ trong mẻ sấy số 1

Xu hướng tăng giảm của T, RH, EMC và độ ẩm gỗ trong mẻ sấy số 1 tương tự như ở

mẻ sấy thí nghiệm. Nhiệt độ lò sấy ngay từ giai đoạn đầu đạt gần 50 oC, và cao nhất ở thời

gian cuối của mẻ sấy, đạt hơn 60 oC. Độ ẩm môi trường RH giai đoạn đầu tương đối thấp,

chỉ hơn 40 % vào ban ngày của ngày đầu tiên và giảm xuống 23 % trong vòng 15 ngày tiếp

theo trước khi lại tăng lên vì trời mưa trong thời gian từ ngày thứ 16 đến ngày thứ 22. Sau

đó, RH lại tiếp tục giảm xuống 16 % từ ngày 27 đến ngày 31, và lại tăng do trời mưa từ

ngày 32 đến ngày 34, và giảm xuống gần 12 % vào thời điểm cuối của mẻ sấy. Diễn biến

tăng giảm không mạnh của T và RH làm cho EMC giảm cũng không mạnh, ngay giai đoạn

đầu vào ban ngày đã xuống 7 % và tăng lên 14 % vào ban đêm, và giảm không đang kể theo

thời gian sấy. Với mức EMC luôn thấp trong suốt quá trình sấy làm tốc độ bay hơi bề mặt

gỗ tương đối cao, gỗ dễ thoát ẩm và thời gian sấy được rút ngắn (tổng thời gian sấy 39 ngày,

tương đương với tốc độ sấy là 0,85 %/ngày).

Nhận xét chung:

Từ kết quả sấy khảo nghiệm đã nêu trên, một số nhận xét được đưa ra như sau:

- Tốc độ gió: Tốc độ gió phù hợp cho sấy NLMT đối với gỗ Keo tai tượng là 2 m/s.

- Nhiệt độ sấy T: Ở cả 2 mẻ sấy tính ở giá trị cao nhất vào ban ngày, T đều có xu

hướng tăng ở giai đoạn từ 4 ngày đến 8 ngày đầu tiên vì độ ẩm gỗ cao, môi trường nhiều ẩm

làm nhiệt độ nhanh nguội; sau đó T tương đối ổn định nếu môi trường thời tiết ổn định. Với

lò sấy NLMT để sấy gỗ Keo tai tượng trong điều kiện thời tiết tại nơi đặt mô hình, không

nên khống chế giảm nhiệt độ mà để tự nhiên theo thời tiết. Ở cả 2 mẻ sấy khảo nghiệm kéo

dài từ ngày 30/5/2019 đến ngày 5/8/2019, nhiệt độ lò sấy lên tối đa là 62,9 oC. Nhiệt độ này

không quá cao cùng với việc bị giảm xuống vào ban đêm từ 10 oC đến 15 oC so với ban

ngày làm giảm nội ứng suất sấy nên không cần tác động đến các bộ phận lò sấy để giảm

nhiệt độ ban ngày.

- Độ ẩm môi trường sấy RH: Ngược với nhiệt độ T, độ ẩm môi trường RH đều có xu

hướng giảm ở những ngày đầu tiên (tính ở giá trị thấp nhất vào ban ngày) vì ban đầu độ ẩm

gỗ cao và giảm nhanh chóng ở những ngày đầu. Tuy nhiên, khác với T là sau đó sẽ ổn định

và chỉ phụ thuộc vào thời tiết, RH tiếp tục giảm theo thời gian sấy vì độ ẩm gỗ ngày càng

giảm dẫn đến độ ẩm môi trường giảm theo. Vào ban đêm, các cửa xả ẩm đều đóng để giữ

nhiệt cho lò sấy nên độ ẩm môi trường tăng lên cao, có thể tăng 40 % so với ban ngày. Vào

thời điểm ban ngày, nhiệt bắt đầu tăng thì cần mở cửa xả ẩm để xả độ ẩm môi trường sấy ra

môi trường bên ngoài. Nhiệt tăng, độ ẩm giảm sẽ làm EMC giảm và là động lực cần thiết để

ẩm trong gỗ thoát ra ngoài.

- Độ ẩm thăng bằng EMC: Đây là thông số phục thuộc vào T và RH. T tăng hoặc RH

giảm hoặc cả hai thì EMC sẽ giảm làm động lực để nước trong gỗ thoát ra ngoài. Ngược lại,

T giảm, RH tăng (vào ban đêm hoặc trời không có nắng) là cơ hội để gỗ không thoát ẩm,

thậm chí hút ẩm trở lại để cân bằng nội ứng suất, làm giảm khuyết tật gỗ sấy. Ở mẻ sấy số 1

và số 2, EMC không phụ thuộc quá nhiều vào thông số RH của môi trường và giá trị lớn

nhất hoặc nhỏ nhất vào ban đêm hoặc ban ngày gần như bằng nhau trong suốt quá trình sấy.

Độ ẩm môi trường RH tương đối khô ở cả 2 mẻ sấy làm EMC tương đối thấp, là động lực

lớn để rút ngắn thời gian sấy của 2 mẻ sấy NLMT này.

Đánh giá hiệu quả kinh tế

Bảng 3.. Chi phí sấy 1 lò sấy hơi nước cho 35 m3 gỗ Keo xẻ dày 25 mm

Chi phí

TT 1 Đơn vị tính m3 Số lượng 35 Đơn giá 29.571 Thành tiền 1.035.000

2 1.863.636

- công 2 200.000 400.000

- công 3,82 200.000 763.636

- công 2 200.000 400.000

nâng - ngày 2 150.000 300.000

3 17.845.977

- - kWh kg 6.544 5.880 1.829 1.000 11.965.977 5.880.000

4 3.614.286 Chi phí khấu hao do gỗ nằm trong lò sấy (tính bằng lãi suất ngân hàng) (4,5 triệu/m3 x 10 %/năm/350 ngày x 23 ngày sấy/mẻ) Nhân công trực tiếp Xếp gỗ vào lò (1 ngày x 2 người) Theo dõi nồi hơi và lò sấy (2 người x 21 ngày/11 lò) Đưa gỗ ra lò (1 ngày x 2 người) Xe (300 nghìn/ngày x 2 ngày x 50 % Điện, nhiên liệu Điện Củi (2.880 kg/1 ngày cho 01 nồi hơi/10 lò sấy x 21 ngày) Khấu hao thiết bị

- 3.614.286

5 1.217.945

Nhà xưởng, 10 lò sấy, 01 nồi hơi (10 %/năm x 5,5 tỷ/10 lò/350 ngày x 23 ngày sấy/mẻ) Chi phí gián tiếp (5 % chi phí trực tiếp)

Tổng Chi phí sản xuất quy về 1 m3 gỗ 25.576.844 730.767

Bảng 3.. Chi phí sấy 1 lò sấy NLMT cho 30 m3 gỗ Keo xẻ dày 25 mm

Chi phí

TT 1 Đơn vị tính m3 Số lượng 30 Đơn giá 52.714 Thành tiền 1.581.429

2 3.018.182

- công 4 200.000 800.000

- công 7,09 200.000 1.418.182

- công 4 200.000 800.000

3 9.413.333

- kWh 5.148 1.829 9.413.333

kg 0 1.000

- 4 0 4.685.714

- 4.685.714

phí Chi khấu hao do gỗ nằm trong lò sấy (tính bằng lãi suất ngân hàng) (4,5 triệu/m3 x 10 %/năm/350 ngày x 41 ngày sấy/mẻ) Nhân công trực tiếp Xếp gỗ vào lò (1 ngày x 4 người) Theo dõi điều khiển lò sấy (2 người x 39 ngày/11 lò) Đưa gỗ ra lò (1 ngày x 4 người) Điện, nhiên liệu Điện (2,2 kWh x 5 quạt x 24 h x 39 ngày x 50 % công suất tối đa) Củi Khấu hao thiết bị 01 lò sấy (10 %/năm 400 x

5 934.933

triệu/350 ngày x 41 ngày sấy/mẻ) Chi phí gián tiếp (5 % chi phí trực tiếp)

Tổng Chi phí sản xuất quy về 1 m3 gỗ 19.633.590 654.453

Bảng 3.. So sánh chi phí sấy giữa lò sấy NLMT và lò sấy hơi nước

TT Nội dung chi

Sấy hơi nước Thành tiền (đồng) Sấy NLMT

1 1.035.000 1.581.429

2 1.863.636 3.018.182

3 4 5 17.845.977 3.614.286 1.217.945 9.413.333 4.685.714 934.933

Chi phí khấu hao do gỗ nằm trong lò sấy Nhân công trực tiếp Điện, nhiên liệu Khấu hao thiết bị Chi phí gián tiếp (5 % chi phí trực tiếp)

25.576.844 730.767 19.633.590 654.453 Tổng Chi phí sản xuất quy về 1 m3 gỗ

Kết quả tính toán cho thấy lò sấy NLMT có hiệu quả kinh tế rõ ràng so với lò sấy hơi

nước truyền thống. Tổng chi phí sấy bằng lò sấy NLMT cho 30 m3 gỗ xẻ gỗ Keo là 19,63

triệu đồng, tương ứng với 654,45 nghìn đồng/m3 gỗ. Trong khi đó, tổng chi phí sấy bằng lò

sấy hơi nước cho 35 m3 cùng loại gỗ này là 25,58 triệu đồng, tương ứng với 730,77 nghìn

đồng/m3 gỗ, cao hơn chi phí sấy bằng lò sấy NLMT là 76,3 nghìn đồng/m3 gỗ. Mức chênh

lệch này có ý nghĩa tiết kiệm chi phí sản xuất để nâng cao lợi nhuận.

Sấy bằng NLMT còn làm cho chất lượng gỗ sấy cao hơn so với sấy hơi nước. Theo

kết quả khảo nghiệm, gỗ sấy bằng NLMT được xếp hạng B theo tiêu chuẩn AS/NZS

4784:2001 [25], trong khi gỗ sấy bằng hơi nước xếp hạng từ C đến D. Việc chất lượng kém

hơn này làm cho giá thành và lợi nhuận gỗ sấy giảm tới 200 nghìn đồng/m3. Cùng với chênh

lệch chi phí sấy 76,3 nghìn đồng/m3 thì lợi nhuận sấy bằng NLMT cao hơn sấy hơi nước là

2.1.1.2.Quy trình công nghệ sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng NLMT

276 nghìn đồng/m3.

Phạm vi áp dụng:

Quy trình này được áp dụng để sấy gỗ xẻ gỗ Keo tai tượng bằng NLMT.

Gỗ xẻ có chiều dày T = (25 ± 1) mm

Gỗ trước khi sấy có độ ẩm MC = (50 ± 5) % và gỗ sau sấy có độ ẩm MC = (12 ± 2)

Sơ đồ quy trình công nghệ:

Hình 3.. Sơ đồ công nghệ sấy gỗ Keo tai tượng rừng trồng bằng NLMT

Thuyết minh các bước thực hiện quy trình công nghệ:

Bước 1. Chuẩn bị

a) Chuẩn bị nguyên liệu gỗ

Gỗ xẻ Keo tai tượng có chiều dày t = (25 ± 1) mm; độ ẩm MC = (50 ± 5) %.

Lưu ý:

- Chỉ xếp các tấm gỗ xẻ có cùng một cấp chiều dày vào 1 mẻ sấy.

- Nếu gỗ xẻ bị nứt đầu cần xử lý ghim đầu, gỗ có những khuyết tật khác cần đánh dấu

và ghi vào nhật ký theo dõi sấy.

b) Chuẩn bị hệ thống thiết bị sấy gỗ sử dụng NLMT

Kiểm tra hệ thống thiết bị sấy gỗ sử dụng NLMT trước khi sấy; vệ sinh sạch mái vòm

lò sấy để nâng cao hiệu quả hấp thụ NLMT; vệ sinh bên trong và xung quanh lò sấy; kiểm

tra hệ thống quạt, tủ điều khiển, ….

c) Chuẩn bị thanh kê

- Đà kê phải làm bằng gỗ thẳng thớ, gỗ khô và không bị cong vênh. Có thể làm đà kê

cố định bằng bê tông. Kích thước đà kê phụ thuộc vào kích thước gỗ sấy.

- Thanh kê làm bằng gỗ loại thẳng thớ, khô và không cong vênh. Kích thước thanh kê

phụ thuộc vào kích thước gỗ sấy. Gỗ dày t = (25 ± 1) mm chọn thanh kê có kích thước rộng

x dày = 20 x 20 mm.

Bước 2. Xếp gỗ xẻ vào trong lò sấy

- Xếp gỗ xẻ thành các kiện, thông thường mỗi kiện nên được xếp với chiều cao tối đa

1500 mm. Mỗi lớp gỗ xẻ được xếp trên các thanh kê có khoảng cách đều nhau. Khoảng

cách giữa các thanh kê tối đa là 600 mm.

- Tuỳ theo kết cấu và kích thước cửa lò sấy, có thể xếp gỗ trên palet ở bên ngoài và

dùng xe nâng xếp thành các chồng gỗ trong lò sấy, hoặc có thể xếp thành chồng trên xe

goòng để di chuyển bằng đường ray vào lò sấy.

- Các kiện gỗ xẻ được xếp trong lò sấy thành 2 đống về 2 phía của khe quạt gió như

Hình 3.49.

- Chiều dài các tấm gỗ xẻ xếp vuông góc với hướng di chuyển của khe gió.

- Ghim các đầu đo độ ẩm vào các thanh gỗ đặt tại các vị trí khác nhau trong lò sấy.

Các thanh gỗ lựa chọn phải mang tính đại diện cho toàn bộ gỗ trong lò sấy, không có cấu tạo

đặc biệt.

Hình 3.. Sơ đồ xếp gỗ trong lò sấy

- Sau khi xếp gỗ, phía trên đống gỗ cần đặt vật nặng trải đều trên bề mặt đống gỗ sấy.

Trọng lượng vật nặng khoảng 50 kg/m2 .

Yêu cầu của của đống gỗ xẻ sau khi xếp:

- Tạo ra được các kênh dẫn khí để đảm bảo quá trình lưu thông không khí tuần hoàn

một cách đồng đều qua các vị trí trong đống gỗ, làm cho môi trường sấy trao đổi nhiệt và

trao đổi ẩm với gỗ sấy là tốt nhất.

- Kết cấu đống gỗ vững chắc.

- Các thanh kê được xếp thẳng hàng, các thanh kê ở đầu xếp sát đầu tấm gỗ

Bước 3. Cài đặt các thông số chế độ sấy

Bảng 3.. Chế độ sấy bằng NLMT cho gỗ xẻ Keo tai tượng có chiều dày (25 ± 1) mm

Thời gian Ghi chú Quá trình sấy EMC tối thiểu (%) Dốc sấy U Độ ẩm gỗ MCa (%)

Khởi lò 50 ± 5 25,0 2 Từ khi khởi lò tới 6 giờ

> 50 - 40 12,5 3,2 -

- 40 - 30 9,4 3,2 Sấy Đóng cửa hút, xả ẩm Lấy ẩm từ không khí bên ngoài lò nếu EMC xuống dưới mức tối thiểu - 30 - 20 6,3 3,2

- 20 - 12 3,8 3,2

Kết thúc 12 - - Để qua 1 đêm Đóng cửa hút, xả ẩm

- Điều chỉnh tốc độ quạt gió, kiểm tra tốc độ gió giữa các lớp gỗ đạt 2 m/s.

- Đặt thời gian đảo chiều quạt gió: 6 giờ đảo chiều 1 lần.

- Đặt EMC hoặc U theo từng giai đoạn đạt MCa như bảng chế độ sấy.

Nếu nhiệt độ (T) lên quá cao và độ ẩm tương đối môi trường (RH) xuống quá thấp

làm độ ẩm thăng bằng EMC xuống quá mức giới hạn trong bảng chế độ sấy, gỗ dễ bị khuyết

tật. Vì lò sấy NLMT thường không có hệ thống phun ẩm nên để khắc phục hiện tượng này

quạt xả ẩm được tắt và đóng cửa xả ẩm. Ngược lại, vào ban đêm hoặc những lúc trời mưa

kéo dài, độ ẩm lò sấy lên cao (có thể nhìn thấy đọng sương dưới mái và thành bên trong lò

sấy), tốc độ sấy sẽ rất chậm. Để đẩy lượng ẩm này ra ngoài lò sấy, cửa xả ẩm và quạt xả ẩm

được mở đến khi EMC đạt giới hạn thì dừng lại. Hệ thống quạt xả ẩm thường ở chế độ bật

trong quá trình sấy, trừ khi nhiệt độ sấy lên cao làm EMC xuống mức thấp hơn cài đặt.

Nếu thiết bị đo môi trường sấy là cặp thông số nhiệt độ khô (Tk) - nhiệt độ ướt (Tư),

Tk - RH hoặc Tk - chênh lệch nhiệt độ khô ướt (ΔT) thì có thể tra cứu đồ thị mối quan hệ

giữa các thông số môi trường sấy (đồ thị EMC) để xác định EMC của từng thời điểm theo

dõi. Hoặc cũng có thể tra ngược lại từ EMC trong đồ thị ra các cặp thông số (thông số mà

thiết bị của lò sấy đo được) của môi trường sấy để lập bảng chế độ sấy mới tương ứng với

các cặp thông số này. Do nhiệt độ sấy Tk là thông số thay đổi theo thời tiết, nên để tra được

bảng các thông số sấy cần cố định Tk với giá trị là cao nhất trong khoảng thời gian diễn ra

mẻ sấy theo năm trước. Ví dụ vào khoảng thời gian từ tháng 6 đến tháng 7 năm trước, Tk đo

được cao nhất là 60 oC, giá trị này được sử dụng để tra đồ thị và lập bảng chế độ sấy như

Bảng 3.23 với cột thời gian và ghi chú như Bảng 3.22.

Bảng 3.. Ví dụ quy đổi chế độ sấy bằng NLMT cho gỗ xẻ Keo tai tượng có chiều dày

(25 ± 1) mm

Tư (oC) ΔT (oC) RH (%) Dốc sấy Quá trình sấy EMC tối thiểu (%) Tk tối đa (oC) U Độ ẩm gỗ MCa (%)

Khởi lò 50 ± 5 25,0 60 60 0 ~100 2

> 50 - 40 12,5 60 55 5 76 3,2

40 - 30 9,4 60 51 9 62 3,2 Sấy 30 - 20 6,3 60 45 15 42 3,2

20 - 12 3,8 60 34 26 18 3,2

Kết thúc 12 - - - - - -

Bước 4. Khởi động hệ thống thiết bị sấy

1. Sau khi xếp gỗ vào lò tiến hành đóng cửa lò sấy.

2. Bật CP tổng của tủ điện lò sấy.

3. Mở nguồn điện điều khiển (công tắc khẩn cấp).

4. Cài đặt các giá trị điều khiển theo chế độ sấy như Bảng 3.21 hoặc quy đổi như

Bảng 3.22.

5. Mở và điều chỉnh tốc độ (nếu có) quạt gió tuần hoàn.

6. Mở công tắc quạt xả ẩm.

Bước 5. Vận hành quy trình sấy

- Lò sấy tự động điều chỉnh môi trường sấy thông qua thông số EMC, người theo dõi

để lò sấy tự động thay đổi thông số theo như đã cài đặt ở Bước 4. Những bộ phận không

được chạy tự động (nếu có) cần kịp thời điều chỉnh bằng tay theo chế độ sấy và những lưu ý

ở Bước 4.

- Quá trình theo dõi lò sấy cần có nhật ký để ghi chép các thông số môi trường (cán

bộ kỹ thuật theo dõi cứ sau 2 giờ ghi chép lấy số liệu 1 lần). Các thông số môi trường cần

theo dõi là: Tk, Tư, ΔT, RH, EMC, độ ẩm của gỗ.

- Người theo dõi lò sấy có trách nhiệm về an toàn cháy nổ và kịp thời báo với cán bộ

kỹ thuật về những hiện tượng bất thường xảy ra trong suốt quá trình sấy.

Bước 6. Kết thúc quá trình sấy và đưa gỗ ra lò

- Khi trung bình các đầu đo độ ẩm của gỗ đạt 12 %, người theo dõi vận hành lò sấy

cần tắt toàn bộ các thiết bị, đóng kín các cửa kể cả cửa xả ẩm, để gỗ sấy ổn định qua 1 đêm

đến sáng hôm sau mới tiến hành đưa gỗ ra lò.

- Thao tác đưa gỗ ra lò được thực hiện như xếp gỗ vào lò nhưng ngược lại.

- Rỡ bỏ thanh kê để xếp kiện

- Gỗ sau khi đưa ra khỏi lò cần được xếp thành kiện. Trong quá trình xếp, cần phân

loại để loại bỏ các thanh gỗ không đạt các chỉ tiêu theo yêu cầu chất lượng.

- Kiện gỗ cần được đai chặt và ghi tem nhãn như quy định của các bên.

Bước 7. Kiểm tra đánh giá chất lượng gỗ sau khi sấy

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng gỗ xẻ sau khi sấy bao gồm:

- Độ ẩm trung bình của các thanh gỗ xẻ: MC = (12 ± 2) %

- Độ ẩm giữa các vị trí trong cùng 1 thanh gỗ xẻ và độ ẩm trung bình giữa các thanh

gỗ xẻ trong cùng 1 mẻ sấy phải tương đối đồng đều nhau. Mức chênh lệch độ ẩm giữa các

thanh và giữa các vị trí trong thanh, cũng như mức độ nứt vỡ, cong vênh và các khuyết tật

khác tùy theo yêu cầu của các bên.

- Phương pháp kiểm tra, đánh giá:

+ TCVN 13706:2023 Gỗ sấy - Phân hạng theo mức chênh lệch độ ẩm [16].

+ AS/NZS 4787:2001 Timber-Assessment of drying quality (Gỗ xẻ - đánh giá chất

lượng gỗ sấy) [25].

+ AS 2082:2007 Timber-Hardwood-Visually stress-graded for structural purposes

(Gỗ xẻ - gỗ lá rộng - đánh giá mức độ giảm cấp gỗ kết cấu do ứng suất) [23]

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

Luận án đã đạt được các mục tiêu đề ra là xác định được sự ảnh hưởng của mức

chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật khi sấy và đề xuất được quy trình sấy gỗ Keo tai tượng

bằng NLMT. Từ kết quả nghiên cứu, một số kết luận được tóm lược như sau:

1.1. Đặc điểm cấu tạo và đặc tính gỗ Keo tai tượng

Đường vận chuyển ẩm trong gỗ Keo tai tượng khá thông thoáng, ít chênh lệch giữa

phần gỗ sớm - gỗ muộn và ít chênh lệch trên toàn bộ phần gỗ lõi, bởi: lỗ mạch phân tán,

thường có mạch đơn, kép 2, kép 3 và đôi khi tụ hợp thành nhóm, đường kính trung bình, lỗ

xuyên mạch đơn, gần như mở hoàn toàn; màng lỗ thông ngang trên tất cả các tế bào đều

không có nút, được cấu tạo từ các dải vi sợi với nhiều lỗ mở; độ rỗng ruột tế bào sợi gỗ, lỗ

mạch và tổng độ rỗng (47,15 %) là tương đối lớn.

Một số hạn chế về cấu tạo ảnh hưởng đến quá trình sấy bao gồm: có chất tích tụ trong

ống mạch và tia gỗ và tinh thể trong tế bào mô mềm dọc; vách tế bào sợi gỗ mỏng (D fl/Tfw =

4,09) làm gỗ dễ mo móp; tia gỗ và tế bào mô mềm dọc không có nhiều vai trò trong quá

trình thấm, là khởi nguồn của các vết nứt khi sấy và gây chênh lệch co rút giữa chiều xuyên

tâm và tiếp tuyến.

Khối lượng riêng cơ bản là (511 ± 12) kg/m3 phù hợp với số liệu độ rỗng. Chênh lệch

co rút lớn giữa chiều tiếp tuyến và xuyên tâm làm gỗ dễ nứt vỡ, cong vênh. Sự co rút bất

thường của tế bào ngay từ khi độ ẩm gỗ còn cao gây mo móp. FSP bằng (25,28 ± 1,33) % là

mốc đánh giá diễn biến giảm ẩm và khuyết tật khi sấy.

So sánh với một số loại gỗ lá rộng khác được công bố, khả năng thấm và khuyếch tán

cao của gỗ Keo tai tượng là điều kiện để tốc độ sấy nhanh hơn; sự dị hướng lớn giữa chiều

xuyên tâm và tiếp tuyến về thấm và khuyếch tán làm gỗ dễ khuyết tật.

1.2. Sự ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật khi sấy

Sự chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt và tâm tấm gỗ suốt quá trình sấy ở cả mẻ sấy cứng

và mềm là rất rõ ràng. Mẻ sấy cứng luôn có mức chênh lệch độ ẩm cao hơn làm các khuyết

tật nứt mặt, nứt đầu, mo móp, cong vênh phát triển luôn lớn hơn. Xu hướng giảm mức

chênh lệch độ ẩm khi tiếp tục sấy làm các vết nứt khép dần lại, mức độ mo móp phát triển

chậm dần (thể hiện rõ hơn ở mẻ sấy mềm) và mức độ cong vênh tuy không phát triển ở mẻ

sấy mềm nhưng tăng lên ở mẻ sấy cứng.

Trên cơ sở các hàm tương quan của mức độ nứt vỡ với mức chênh lệch độ ẩm và

EMC, luận án đã xây dựng bảng tra ngưỡng tối đa của mức chênh lệch độ ẩm làm gỗ sấy

xuất hiện mức độ nứt vỡ khác nhau, phục vụ việc thiết lập các chế độ sấy.

1.3. Mô hình mô phỏng quá trình sấy

Luận án đã xây dựng được mô hình mô phỏng quá trình vận chuyển ẩm khi sấy gỗ

Keo tai tượng trong lò sấy quy chuẩn. Mô hình cho kết quả dự đoán tổng thời gian sấy

tương đối chính xác so với thực nghiệm (sai số 9,7 %). Trong thời gian ngắn, các dữ liệu mô

phỏng bằng đồ thị 2D và 3D với nhiều thông tin về diễn biến chênh lệch độ ẩm tại các vị trí,

độ ẩm bề mặt và trung bình cũng như các diễn biến về nhiệt độ đã được đưa ra với những

quan sát cụ thể để dự đoán quá trình sấy trên 2 loại ván xẻ xuyên tâm và tiếp tuyến. Đây là

kết quả bước đầu cho phương pháp nghiên cứu mới về tối ưu hóa chế độ và thiết bị sấy gỗ

bằng mô hình toán học.

1.4. Lựa chọn chế độ sấy và đề xuất quy trình sấy NLMT

Chế độ sấy hợp lý cho gỗ Keo tai tượng bằng NLMT đã được lựa chọn qua các mẻ

sấy thí nghiệm ở các dốc sấy khác nhau. Chế độ sấy cứng với dốc sấy U=3,2 cho chất lượng

gỗ sấy xếp hạng B theo tiêu chuẩn AS/NZ 4787:2001 và thời gian sấy ngắn nhất (43,06

ngày) nên đã được lựa chọn.

Các giá trị EMC tính toán tương đối đồng nhất với các giá trị thực nghiệm (R 2 =

0,9997) là cơ sở để hàm tương quan giữa nứt vỡ và mức chênh lệch độ ẩm có thể được ứng

dụng khi lựa chọn các chế độ sấy với yêu cầu chất lượng gỗ sấy cụ thể.

Quy trình công nghệ sấy gỗ Keo tai tượng bằng lò sấy NLMT gồm chế độ sấy và các

bước thực hiện, vận hành lò sấy đã được khảo nghiệm ở quy mô sản xuất để hiệu chỉnh và

đã được công nhận là Tiến bộ kỹ thuật.

2. Tồn tại và kiến nghị

- Luận án này mới tập trung vào quá trình vận chuyển ẩm bên trong gỗ sấy. Các quá

trình vận chuyển khác gồm trao đổi ẩm, trao đổi nhiệt và vận chuyển nhiệt khi sấy cũng như

mối tương quan giữa chúng để giải thích khuyết tật gỗ sấy cần tiếp tục nghiên cứu bổ sung.

- Sấy gỗ Keo tai tượng trong lò sấy NLMT có thời gian sấy dài, cần có các cải tiến về

thiết bị và công nghệ để tiếp tục rút ngắn thời gian sấy để đưa ra hướng ứng dụng và địa

điểm ứng dụng phù hợp nhất.

- Nội ứng suất suốt quá trình sấy là kết quả của chênh lệch ẩm và là một cơ sở để giải

thích cho sự phát triển khuyết tật khi sấy cần được nghiên cứu.

- Giai đoạn sấy trên FSP có sự chênh lệch tương đối lớn giữa mô hình lý thuyết và

thực nghiệm về diễn biến giảm ẩm, cần tiến hành mở rộng số mẻ sấy nghiên cứu thực

nghiệm và hiệu chỉnh lại mô hình lý thuyết.

- Cần tiến hành đo nhiệt độ ở các vị trí trong thanh gỗ làm cơ sở để phân tích đánh

giá quá trình mô phỏng vận chuyển nhiệt của mô hình.

- Tìm ra các thuật toán và giải toán phù hợp với quá trình sấy NLMT cần được thực

hiện để mở rộng mô hình sang lĩnh vực sấy có nhiều triển vọng này.

- Ngoài ra, với những kết quả đo đếm được về đặc điểm cấu tạo, đặc tính gỗ, và mô

hình toán học đã mô phỏng, các nghiên cứu khác về quá trình ngược lại với sấy như biến

tính, bảo quản, xử lý hấp luộc gỗ cũng có thể kế thừa để thực hiện.

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN

1. Hà Tiến Mạnh, Phạm Văn Chương, Bùi Duy Ngọc, Đỗ Văn Bản, Nguyễn Đức Thành,

Bùi Hữu Thưởng (2021), “Một số đặc điểm cấu tạo của gỗ Keo tai tượng (Acacia

mangium Willd.) ảnh hưởng đến quá trình sấy”, Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp, 2,

tr.100-112.

2. Hà Tiến Mạnh, Phạm Văn Chương, Bùi Duy Ngọc, Nguyễn Thị Phượng, Trần Đức

Trung (2022), “Mức độ chênh lệch ẩm và sự phát triển khuyết tật trong quá trình sấy

gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium Willd.)”, Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp, 5, tr.135-

149.

3. Hà Tiến Mạnh, Phạm Văn Chương, Bùi Duy Ngọc, Trần Đăng Sáng (2023), “Mô hình

mô phỏng quá trình sấy quy chuẩn gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium Willd.)”, Tạp

chí Khoa học Lâm nghiệp, 1, tr.89-99.

4. Hà Tiến Mạnh, Bùi Duy Ngọc, Đặng Đức Việt, Trần Đức Trung (2019, “Xác định

thông số công nghệ sấy sơ bộ gỗ xẻ Keo tai tượng (Acacia mangium) bằng lò sấy năng

lượng mặt trời”, Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp, Số chuyên san-2019(1), tr.74-81.

5. Manh, H. T., Redman, A. L., Van, C. P., Ngoc, B. D. (2022), “Mass transfer properties

of Acacia mangium plantation wood”, Maderas-Cienc Tecnol, 24(2), pp.1-12.

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Đỗ Văn Bản (2012), Nghiên cứu một số giải pháp công nghệ làm giảm nứt vỡ gỗ bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis Dehnh.) ở Việt Nam để sản xuất gỗ xẻ cho đồ mộc thông dụng, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội.

2. Đỗ Văn Bản, Bùi Hữu Thưởng, Vũ Thị Ngoan (2018), "Cấu tạo gỗ và khả năng ảnh hưởng đến sử dụng gỗ Keo tai tượng Acacia mangium (Wild.) và Keo lai Acacia mangium x Acacia Auriculiformis rừng trồng ở Việt Nam", Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ chuyên ngành lâm nghiệp giai đoạn 2013-2018, pp.333-339.

3. Hồ Xuân Các (1999), Phân nhóm gỗ sấy và Chế độ sấy, Trường Đại học Nông lâm

Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh. Lê Thanh Chiến (2010), Nghiên cứu sử dụng hiệu quả gỗ Đước để sản xuất đồ mộc, than hoạt tính và dịch gỗ, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội. Phạm Văn Chương (2001), Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ sản xuất ván ghép thanh sử dụng gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium Willd.), Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội.

6. Vũ Huy Đại (2006), Giáo trình sấy gỗ, Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội.

7. Nguyễn Xuân Hiên (2006), Nghiên cứu giải pháp xử lý trước khi sấy gỗ xẻ bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis Dehnh.) để hạn chế nứt đầu, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội.

8. Hứa Thị Huần, Nguyễn Lê Hồng Thuý (2014), Nghiên cứu Quy trình sấy gỗ Keo lai bằng năng lượng mặt trời kết hợp hơi nước, Thông tin Khoa học Công nghệ, Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Bình Dương, Bình Dương. Bùi Thị Thiên Kim (2022), Nghiên cứu công nghệ sấy gỗ Căm xe (Xylia xylocarpa) bằng phương pháp sấy chân không, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Nông lâm Thành phố Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh.

10. Trịnh Hiền Mai (2018), "Ảnh hưởng của độ tuổi khai thác đến tính chất vật lý và cơ học của ván bóc gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium Willd.)", Tạp chí Khoa học và Công nghệ Lâm nghiệp, 6, pp.134-141.

11. Hà Tiến Mạnh, Bùi Duy Ngọc, Đặng Đức Việt, Trần Đức Trung (2019), "Xác định thông số công nghệ sấy sơ bộ gỗ xẻ Keo tai tượng (Acacia mangium) bằng lò sấy năng lượng mặt trời", Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp, Số chuyên san-2019(1), pp.74-81. 12. Nguyễn Cảnh Mão (2015), Thiết kế, chế tạo thiết bị và nghiên cứu công nghệ sấy nhiệt độ cao kết hợp với xử lý một số loại gỗ, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ, Công ty Cổ phần Chương Dương, Hà Nội.

13. Trần Tuấn Nghĩa (1996), "Nghiên cứu xây dựng quy trình xẻ và chế độ sấy hợp lý gỗ Bạch đàn và Tràm bông vàng làm nguyên liệu sản xuất ván ghép thanh và mộc xây dựng", Kết quả nghiên cứu khoa học công nghệ (1991 - 1995), Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.

14. Bùi Duy Ngọc (2017), Nghiên cứu phát triển Công nghệ sấy gỗ rừng trồng sử dụng năng lượng mặt trời và công nghệ bơm nhiệt, Thuyết minh đề tài nghiên cứu trọng điểm cấp Bộ, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.

15. Công ty Cổ phần Thương mại và Xây dựng Ngọc Ninh (2018), Ứng dụng công nghệ mới trong sấy gỗ rừng trồng tại tỉnh Phú Thọ, Báo cáo tổng kết dự án chương trình Nông thôn miền núi, Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Phú Thọ, Hà Nội.

16. TCVN 13706:2023 Gỗ sấy - Phân hạng theo mức chênh lệch độ ẩm, Bộ Khoa học và Công nghệ.

17. TCVN 13707-1:2023 (ISO 13061-1:2014) Tính chất vật lý và cơ học của gỗ - Phương pháp thử dành cho mẫu nhỏ không khuyết tật từ gỗ tự nhiên - Phần 2: Xác định độ ẩm cho các phép thử vật lý và cơ học, Bộ Khoa học và Công nghệ.

18. TCVN 13707-2:2023 (ISO 13061-2:2014) Tính chất vật lý và cơ học của gỗ - Phương pháp thử dành cho mẫu nhỏ không khuyết tật từ gỗ tự nhiên - Phần 2: Xác định khối lượng riêng cho các phép thử vật lý và cơ học, Bộ Khoa học và Công nghệ.

19. Hồ Thu Thủy (2005), Nghiên cứu ứng dụng một số giải pháp xử lý gỗ trước khi sấy nhằm rút ngắn thời gian sấy gỗ, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội.

Tiếng Anh

20. Agoua E., Perré P. (2010), "Mass transfer in wood: Identification of structural parameters fromdiffusivity and permeability measurements", J Porous Media, 13(11), pp.1017-1024.

21. Allegretti O., Ferrari S. (2008), "A Sensor for Direct Measurement of Internal Stress in Wood During Drying: Experimental Tests Toward Industrial Application", Dry. Technol., 26(9), pp.1150-1154.

22. Andianto, Yuniarti K., Saputra N., Saputra I. (2020), "Fiber dimension and anatomy of Acacia mangium wood from two mother trees", IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Bogor, Indonesia, 935.

23. AS 2082:2007 Timber—Hardwood—Visually stressgraded for structural purposes, AS/NZS, Standards Australia International Ltd, NSW.

24. AS/NZS 1080-3:2000 Timber – Methods of Test – Method 3: Density, AS/NZS, Sydney NSW 2000, Australia.

25. AS/NZS 4787:2001 Timber - assessment of drying quality, AS/NZS, Standards Australia International Ltd, NSW and Standards New Zealand, Wellington, pp.22. 26. ATDG:1999 Timber Drying quality, Australian Timber Drying Group, Australian Timber Drying Group.

27. Baronas R., Ivanauskas F., Sapagovas M. (2001), "The influence of wood specimen geometry on moisture movement during drying", Wood Fiber Sci., 33(2), pp.166-172.

28. Bisset I. J., Ellwood E. L. (1951), "The relation of differential collapse and shrinkage to wood anatomy in Eucalyptus regnans F. v. M. and E. Gigantea Hook. F", Australian Journal of Applied Science, 2(1), pp.175-183.

29. Booker R. E. (1977), "Problems in the measurement of longitudinal sapwood permeability and hydraulic conductivity", N Z J For Sci, 7(3), pp.297-306.

30. Butterfield B. G., Meylan B. A. (1980), Three-dimensional structure of wood, Springer, Dordrecht, 103.

31. Cai Z. (2008), "A new method of determining moisture gradient in wood", For. Prod. J., 58(7/8), pp.41-45.

32. Carr E. J., Turner I. W., Perre P. (2013), "A variable-stepsize Jacobian-free exponential integrator for simulating transport in heterogeneous porous media: Application to wood drying", J. Comput. Phys., 233, pp.66–82.

33. Carr E., Turner I. W., Perre P. (2013), "A Dual-Scale Modeling Approach for Drying Hygroscopic Porous Media", Multiscale Model Simul, 11(1), pp.362-384.

34. Chafe S. (1985), "The distribution and interrelationship of collapse, volumetric shrinkage, moisture content and density in trees of Eucalyptus regnans F. Muell", Wood Sci.Technol., 19(4), pp.329-345.

35. Chen Z. (1997), Primary driving force in wood vacuum drying, Ph.D. Thesis, Wood Science and Forest Products, Virginia Tech, Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University, USA.

36. CIRAD (2012), Acacia Mangium, Tropix 7 - 1998-2011. 37. Cuevas L. E. (1969), "Shrinkage and collapse studies on Eucalyptus viminalis", Inst Wood Sci J.

38. Dullien F. A. L. (1992), Porous media: fluid transport and pore structure, 2nd, Academic press, New York, 574.

39. Ekechukwu O. V., Norton B. (1999), "Review of solar-energy drying systems II: An overview of solar drying technology", Energy Convers. Manag., 40(6), pp.615-655. 40. Feng Y., Suchsland O. (1993), "Improved technique for measuring moisture content gradients in wood", For. Prod. J., 43(3), pp.56-58.

41. Forrer J. B. (1984), "An electronic system for monitoring gradients of drying wood", For. Prod. J., 34(7/8), pp.34-38.

42. Frank Controls Ltd. Optimum Moisture Gradients Increase Lumber Grade and Speed up Drying Time, 10 - 364 Lougheed Rd., Kelowna, BC, Canada V1X 7R8, accessed on 2-August-2017, at the website: http://www.frankcontrols.com/MoistureGradient.htm.

43. Hansmann C., Gindl W., Wimmer R., Teischinger A. (2002), "Permeability of wood - A review", Wood Res., 47(4), pp.1-16.

44. Haque M. N. (2002), Modelling of solar kilns and the development of an optimised schedule for drying hardwood timber, Ph.D. Thesis, Chemical Engineering, University of Sydney, Sydney, Australia.

45. Harris G., Torgovnikov G., Vinden P., Brodie G., Shaginov A. (2008), "Microwave Pretreatment of Backsawn Messmate Boards to Improve Drying Quality: Part 1", Dry. Technol., 26(5), pp.579-584.

47.

48.

49. 46. Hill C. A. S. (2006), Wood modification: chemical, thermal and other processes, Department of Organic Chemistry Christian V. Stevens, Ghent University, Belgium, ed, Vol. 5, John Wiley & Sons Ltd. Innes T. (1995), "Collapse free pre-drying of Eucalyptus regnans F. Muell", Eur. J. Wood Prod., 53(6), pp.403-406. ISO 4470:1981 Sawn timber -- Determination of the average moisture content of a lot, ISO, Geneva, Switzerland. Jusoh I., Zaharin F. A., Adam N. S. (2014), "Wood quality of Acacia hybrid and second-generation Acacia mangium", BioResources, 9(1), pp.150-160.

50. Kauman W. G. (1964), "Cell collapse in wood—Part I: Process variables and collapse recovery", Eur. J. Wood Prod., 22(5), pp.183-196.

51. Keey R. B., Langrish T. A. G., Walker J. C. F. (2000), Kiln-Drying of Lumber, T. E. TIMELL, ed, Springer series in wood science, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 326.

52. Leggate W., Redman A. L., Wood J., Baillères H., Lee D. J. (2019), "Radial Permeability of the Hybrid Pine (Pinus elliottii × Pinus caribaea) in Australia", Bioresources, 14(2), pp.4358-4372.

53. McCurdy M. (2006), Efficient Kiln Drying of Quality Softwood Timber, Ph.D. Thesis, Chemical and Process Engineering, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand.

54. McMillen J. M. (1958), Stresses in wood during drying, Forest Products Laboratory, Forest Service, U. S. Department of Agriculture, in cooperation with the University of Wisconsin, Madison, Wisconsin, USA.

55. Mekhtiev M., Torgovnikov G. (2004), "Method of check analysis of microwave- modified wood", Wood Sci.Technol., 38(7), pp.507-519.

56. Melin C., Gebäck T., Heintz A., Bjurman J. (2016), "Monitoring dynamic moisture gradients in wood using inserted relative humidity and temperature sensors", e- Preservation Science, 13, pp.7-14.

57. Milota M. R., Tschernitz J. L., Verrill S. P., Mianowski T. (1995), "Gas permeability of plantation loblolly pine", Wood Fiber Sci., 27(1), pp.34-40.

58. Munkittrick D. (2009), "Dry Your Own Wood Fast and Hassle-Free", Popular Woodworking Magazine, accessed on 19-November-2020, at the website: https://www.popularwoodworking.com/projects/solar-kiln/.

59. Nolan G., Innes T., Redman A. L., McGavin R. (2003), Australian hardwood drying best practice manual. Part 2, Forest and Wood Products Research and Development Corporation 2003, P.O Box 69, World Trade Centre, Melbourne Vic 8005, 324.

60. Northway R. L. (2001), "Techniques to monitor drying stresses and dimensional changes in timber from plantation-grown eucalypts for kiln schedule development and kiln control", Maderas-Cienc Tecnol, 4(2), pp.148-154.

61. Pallet D. (1988), "Simulation and validation of a solar drying lumber model", Sixth international drying symposium, Cirad - Agritrop, Versailles, France.

62. Pang S. (1996), "Moisture content gradient in a softwood board during drying: simulation from a 2-D model and measurement", Wood Sci.Technol., 30(3), pp.165- 178.

63. Pang S. (2007), "Mathematical Modeling of Kiln Drying of Softwood Timber: Model Development, Validation, and Practical Application", Dry. Technol., 25(3), pp.421-431. 64. Pankevicius E. R. (1961), "Influence of position in tree on recoverable collapse in wood", For. Prod. J., 11(3), pp.131-132.

65. Perré P. (1987), "Measurements of softwoods' permeability to air: importance upon the drying model", Int. Commun. Heat Mass Transf., 14(5), pp.519-529.

66. Perré P. (1996), "The Numerical Modelling of Physical and Mechanical Phenomena Involved in Wood Drying: an Excellent Tool for Assisting with the Study of New Processes", Drying 5th Int. IUFRO Wood Drying Conference, Quebec, Canada.

67. Perré P. (2005), "Meshpore: A Software Able to Apply Image-Based Meshing Techniques to Anisotropic and Heterogeneous Porous Media", Dry. Technol., 23, pp.1993-2006.

68. Perré P. (2007), Fundamentals of wood drying, European COST and A.R.BO.LOR, Nancy, France.

69. Perré P., Agoua E. (2002), "Mass transfer in MDF (medium density fiberboards): identification of structural parameters from permeability and diffusivity measurements", 13th International Drying Symposium, Drying.

70. Perré P., Passard J. (2004), "A Physical and Mechanical Model Able to Predict the Stress Field in Wood over a Wide Range of Drying Conditions", Dry. Technol., 22(1- 2), pp.27-44.

71. Perré P., Turner I. W. (1999), "A 3D version of TransPore: A comprehensive heat and mass transport computational model for simulation the drying of porous media", Int. J. Heat Mass Transf., 42, pp.4501-4521.

72. Perré P., Turner I. W. (1999), "Transpore: a generic heat and mass transfer computational model for understanding and visualising the drying of porous media", Dry. Technol., 17(7-8), pp.1273-1289.

73. Phonetip K. (2018),

Investigating optimized drying methods for Eucalyptus delegatensis using a solar kiln, Ph.D. Thesis, School of Ecosystem and Forest Sciences, Faculty of Science, University of Melbourne, Melbourne, Australia.

74. Phonetip K., Ozarska B., Brodie G. (2016), "Comparing two internal check measurement methods for wood drying quality assessment", Eur. J. Wood Prod., 75, pp.139–142.

75. Plumptre R. A. (1979), "Simple solar heated timber dryers: Design, performance and commercial viability", Int. For. Rev., 58(4), pp.243-250.

76. Read W. R., Choda A., Copper P. I. (1974), "A solar Timber Kiln", Sol. Energy, 15:4(4).

77. Redman A. L. (2017), Modelling of vacuum drying of Australian hardwood species, Ph.D. Thesis, Science and Engineering Faculty, Queensland University of Technology, Brisbane, Australia.

78. Redman A. L., Baillères H., Perré P., Carr E. J., Turner I. W. (2017), "A relevant and robust vacuum-drying model applied to hardwoods", Wood Sci.Technol., 51, pp.701– 719.

79. Redman A. L., Baillères H., Turner I. W., Perré P. (2012), "Mass transfer properties (permeability and mass diffusivity) of four australian hardwood species", Bioresources, 7(3), pp.3410-3424.

80. Rhemrev J., Rhemrev R., Smith H., Watkin L. (1991), "The development of a longitudinal "moisture gradient" meter for pencil slats", For. Prod. J., 41(4), pp.58-62.

81. Richter H.G., Dallwitz M.J. (2000), Commercial timbers: descriptions, illustrations, identification, and information retrieval, accessed on 9th April -2019, at the website: https://www.delta-intkey.com/wood/en/www/vertegra.htm.

82. Rousset P., Perré P., Girard P. (2004), "Modification of mass transfer properties in poplar wood (P. robusta) by a thermal treatment at high temperature", Holz als Roh- und Werkstoff, 62(2), pp.113-119.

83. Sahri M. H., Ibrahim F. H., Shukor N. A. A. (1993), "Anatomy of Acacia Mangium Grown in Malaysia", IAWA J, 14(3), pp.245-251.

84. Salin J. G. (1991), "Modeling of wood drying: A bibliography", Dry. Technol., 9(3), pp.775-793.

85. Salin J. G. (2010), "Problems and solutions in wood drying modelling: History and future", Wood Mater Sci Eng, 5(2), pp.123-134.

86. Salin J. G. (2011), "Inclusion of the sorption hysteresis phenomenon in future drying models: Some basic considerations", Maderas-Cienc Tecnol, 13(2), pp.173-182. 87. Savard M., Lavoie V., Trembala C. (2004), "Technical and Economical Assessment of Superheated Steam Vacuum Drying of Northern Red Oak", N.A.G.R.E.F. COST E15 Conference, Forintel Canada Corp., Athens, Greece.

88. Savero A. M., Kim J. H., Purusatama B. D., Prasetia D., Park S. H., Kim N. H. (2022), "A Comparative Study on the Anatomical Characteristics of Acacia mangium and Acacia hybrid Grown in Vietnam", Forest, 13(10), pp.1700.

89. Sein C. C., Mitlöhner R. (2011), Acacia mangium Willd.-Ecology and silviculture in Vietnam, CIFOR, Bogor, Indonesia.

90. Shmulsky R., Jones P. D. (2019), Forest Products and Wood Science: An Introduction, John Wiley & Sons, 482 pp.

91. Siau J. F. (1984), Transport Process in Wood, Springer Series in Wood Science, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, X, 245.

92. Simpson W. T. (1993), "Determination and use of moisture diffusion coefficient to characterize drying of northern red oak (Quercus Rubra)", Wood Sci. Technol., 27(6), pp.409-420.

93. Skaar C. (1988), Wood-Water Relationships, Springer Series in Wood Science, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, IX, 283.

94. Stamm A. J. (1967), "Movement of fluids in wood — Part I: Flow of fluids in wood", Wood Sci.Technol., 1(2), pp.122-141.

95. Stamm A. J. (1967), "Movement of fluids in wood — Part II: Diffusion", Wood Sci.Technol., 1(3), pp.205-230.

96. Steinmann D. E. (1990), "Temperature control in a solar kiln", Eur. J. Wood Prod., 48(7), pp.287-291.

97. Taghiyari H. R. (2012), "Correlation between gas and liquid permeability in some nanosilver-impregnated and untreated hardwood", J. Trop. For. Sci., 24(2), pp.249- 255.

98. Tagne M. S., Rémond R., Rogaume Y., Zoulalian A., Perré P. (2016), "Characterization of sorption behavior and mass transfer properties of four central Africa tropical woods: Ayous, Sapele, Frake, Lotofa", Maderas-Cienc Tecnol, 18(1), pp.207-226.

99. Tarmian A., Perré P. (2009), "Air permeability in longitudinal and radial directions of compression wood of Picea abies L. and tension wood of Fagus sylvatica L", Holzforschung, 63(3), pp.352-356.

100. Tiitta M., Beek J. V. , Lappalainen R., Tomppo L. (2010), "Acoustic and electromagnetic methods for wood", 29th European Conference on Acoustic Emission Testing 2010 (EWGAE 2010), NDT.net, Vienna, Austria.

101. Tschernitz J. L., Simpson W. T. (1977), Solar kilns: feasibility of utilizing solar energy for drying lumber in developing countries, Forest Products Laboratory, Forest Service, Department of Agriculture, Madison, Wisconsin, USA.

102. Turner I. W., Perré P. (1995), "A Comparison of the Drying Simulation Codes TRANSPORE and WOOD2D which are used for the Modelling of Two-Dimensional Drying Processes", Dry. Technol., 13(3), pp.695-735.

103. Turner I. W., Perré P. (2004), "Vacuum Drying of Wood with Radiative Heating: II. Comparison between Theory and Experiment", AIChE J, 50(1), pp.108-118.

104. Walker J. C. F. (2006), Primary wood processing: Principles and practice, Springer- Dordrecht, The Netherlands, 596 pp.

105. Wang H. H., Youngs R. L. (1996), "Drying Stress and Check Development in the Wood of two Oaks", IAWA J, 17(1), pp.15-30.

106. Wheeler E. A., Baas P., Gasson P. E. (1989), IAWA list of microscopic features for hardwood identification, National Herbarium of the Netherlands, Leiden.

107. Yuniarti K. (2015), Intermittent drying of Eucalyptus Saligna, Ph.D. Thesis, School of Ecosystem and Forest Science, Faculty of Science, University of Melbourne, Melbourne, Australia.

108. Yuniarti K., Brodie G., Ozarska B., Harris G., Waugh G. (2018), "A mathematical model for moisture movement during continous and intermittent drying of Eucalyptus saligna", Eur. J. Wood Prod., 76, pp.1165–1172.

109. Zohoun S., Agoua E., Degan G., Perré P. (2003), "An experimental correction proposed for an accurate determination of mass diffusivity of wood in steady regime", Int. J. Heat Mass Transf., 39, pp.147-155.