Waygo

Một trong những nguyên lý cơ bản để làm khô gỗ hiệu quả đó đẩy một luồng không khí có nhiệt độ và độ ẩm được kiểm soát đi qua đều trên bề mặt của gỗ. Theo nguyên lý này, luồng không khí (tức gió) thực hiện hai chức năng chính. Đầu tiên, nó truyền năng lượng nhiệt cho gỗ để làm bay hơi nước. Thứ hai, không khí mang hơi nước bốc hơi từ bề mặt gỗ.

Vận tốc gió và tốc độ sấy

Khi quá trình sấy bắt đầu với gỗ còn tươi hoặc có độ ẩm MC cao, sẽ có một lượng nước đáng kể ở trên và gần bề mặt gỗ. Do đó, một lượng đáng kể các phân tử nước trong gỗ chỉ cần di chuyển một quãng đường rất ngắn (khuếch tán) để đến được bề mặt. Có thể nói, nước đang “chờ” không khí truyền năng lượng nhiệt cho gỗ (làm bay hơi nước) và sau đó mang hơi nước đi khỏi bề mặt gỗ. Khi gỗ có độ ẩm MC thấp, lượng nước ở bề mặt sẽ ít hơn nhiều và các phân tử nước trong lõi phải di chuyển quãng đường xa hơn để đến được bề mặt. Sự khuếch tán của nước lên bề mặt này là chậm. Do đó, theo cách nói ở trên thì thay vì nước chờ không khí, ở giai đoạn này không khí phải chờ nước khuếch tán ra để bề mặt để mang đi.

Hình 1: Hiệu quả làm khô gỗ của gió

Hình 1 cho thấy mối quan hệ giữa tốc độ sấy và tốc độ gió đối với các mức độ ẩm MC khác nhau của gỗ. Như biểu đồ cho thấy, ở độ ẩm gỗ 60% MC, tốc độ làm khô tăng khi vận tốc gió tăng. Ở độ ẩm gỗ 20% MC, tốc độ sấy nói chung không bị ảnh hưởng bởi sự gia tăng vận tốc gió.

Tốc độ gió trong sấy gỗ trên thực tế

Nói chung, đối với gỗ xẻ có độ ẩm cao, khi tốc độ gió tăng lên thì tốc độ làm khô sẽ tăng lên, việc làm khô sẽ đồng đều hơn, ít cong vênh và vết ố màu hơn. Tuy nhiên, với tốc độ gió cao hơn thì nguy cơ nứt đầu thanh, toác và tổ ong càng cao. Ngược lại, nếu tốc độ không khí thấp mà độ ẩm gỗ thấp sẽ làm tăng nguy cơ cong vênh (đặc biệt là cupping – cong chiều ngang thanh), tăng vết ố và khô không đều.

Do đó, tốc độ không khí là một công cụ (giống như nhiệt độ và độ ẩm) để kiểm soát tốc độ sấy gỗ. Tuy nhiên, nó là chỉ một công cụ hữu ích nhất với độ ẩm gỗ trên 40% MC. Ở mức 20% MC trở xuống, tốc độ không khí cao hơn mức cần thiết sẽ không có ảnh hưởng nhiều đến tốc độ làm khô. Với độ ẩm gỗ từ 40% MC đến 20% MC, vận tốc gió đóng vai trò giảm dần.

Khi gió di chuyển qua một chồng gỗ, nhiệt độ của nó sẽ giảm và độ ẩm tương đối của nó sẽ tăng lên. Sự giảm nhiệt tăng ẩm này phụ thuộc vào thể tích luồng không khí. Khi vận tốc gió tăng lên, có sự gia tăng về thể tích luồng không khí qua các không gian hở do thanh kê.

Thể tích luồng không khí nói trên có liên quan đến cả tốc độ gió và độ dày của thanh kê: tốc độ gió càng cao thì thể tích gió xuyên qua gỗ càng nhiều; thanh kê càng dày thì thể tích không khí càng nhiều. Tuy nhiên, cần phải nhớ rằng nếu lượng gió do quạt cung cấp không đổi, việc tăng độ dày của thanh kê sẽ làm giảm tốc độ gió đi qua gỗ. Điều này sẽ làm giảm tốc độ sấy, nhưng sẽ giúp sấy khô đồng đều hơn trong toàn bộ tải. Để duy trì tốc độ làm khô thích hợp, có thể cần duy trì độ ẩm tương đối RH thấp hơn để bù lại tốc độ gió thấp.

Mối quan hệ giữa độ ẩm tương đối RH và tốc độ gió là cực kỳ quan trọng và thường bị bỏ qua. Ở nhiệt độ bầu khô không đổi, tốc độ gió thấp có thể yêu cầu độ ẩm tương đối thấp hơn (Δt cao hơn) để tăng tốc độ làm khô đến mức yêu cầu. Ngược lại, tốc độ gió cao có thể yêu cầu độ ẩm tương đối RH cao hơn (Δt thấp hơn) để giảm tốc độ làm khô xuống mức thích hợp.

Nếu thể tích gió qua tải là quá thấp, độ ẩm tương đối của gió sẽ nhanh chóng tăng lên. Điều này tạo ra một gradient sấy trên tải. Nếu thời gian đảo chiều quạt dài thì vấn đề có thể trầm trọng hơn và có thể dẫn đến nứt nhiều hơn. Trong trường hợp này, giải pháp là sử dụng thời gian đảo chiều quạt ngắn hơn: đảo chiều hai giờ là tốt nhất, ba giờ là đạt yêu cầu và đảo chiều bốn giờ là mức tối đa nên sử dụng.

Cách chất gỗ và trở lực gió

Thông thường trong lò sấy gỗ, các vấn đề liên quan đến luồng gió không phải do thiết bị hay phần cứng, mà là kết quả của việc chất tải và tạo vách không đúng cách. Khi sấy gỗ có độ ẩm cao, các vấn đề về luồng gió không chỉ là quá nhiều hay quá ít, mà thường còn là liên quan đến sự đồng đều của luồng khí đó.

Vậy, vận tốc gió "tốt nhất" là gì?

Các chương trình sấy gỗ cứng (như gỗ sồi) tiêu chuẩn thường sử dụng vận tốc gió khoảng 1.8m/s. Nếu tốc độ gió của bạn khác biệt đáng kể so với tốc độ này, có thể phải điều chỉnh độ ẩm tương đối RH để bù cho sự khác biệt.

Tham khảo: Bài viết “The Importance of Air Velocity in Drying” của TS Fred M. Lamb

Disclaimer: Việc chia sẻ, xuất bản lại nội dung bài viết này phải trích nguồn Công ty Cổ phần Waygo.

Bản quyền nội dung thuộc về Công ty Cổ phần Waygo. Mọi hình thức sao chép, công bố lại phải dẫn nguồn Công ty Cổ phần Waygo.