Luận án TS: Chênh lệch độ ẩm gỗ Keo (Acacia mangium) đến khuyết tật sấy lò NLMT

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 học: 1. Phạm Văn Chương 2. 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 tạp chí chuyên ngành do nghiên cứu sinh là tác giả chính. Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Nghiên cứu sinh Hà Tiến Mạnh 4 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. 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. 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. 5 6 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.ii PHẦN MỞ ĐẦU.1 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. Mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ khi sấy.

Các yếu tố ảnh hưởng đến khuyết tật gỗ sấy. Quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ khi sấy. Đặc tính của gỗ sử dụng cho mô hình chuyển khối. Mô hình hóa trong sấy gỗ.

Nghiên cứu về sấy gỗ và sấy NLMT.31 Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Nội dung nghiên cứu. Xác định mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ xẻ Keo tai tượng khi sấy và ảnh hưởng của nó đến khuyết tật. Nghiên cứu sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng lò sấy NLMT.

Vật liệu và phương pháp nghiên cứu. Vật liệu nghiên cứu. Phương pháp luận và cách tiếp cận nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.

Phương pháp xác định đặc điểm cấu tạo và đặc tính gỗ Keo tai tượng35 7 2. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật. Phương pháp xây dựng mô hình toán học. Phương pháp lựa chọn chế độ sấy NLMT.

Phương pháp đề xuất quy trình sấy NLMT.58 Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. Ảnh hưởng của đặc điểm cấu tạo và đặc tính gỗ Keo tai tượng đến quá trình vận chuyển ẩm. Đặc điểm cấu tạo. Tính chất vật lý.

Đặc tính chuyển khối. Ảnh hưởng của đặc điểm cấu tạo và đặc tính gỗ Keo tai tượng đến quá trình sấy. Ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật trong suốt quá trình sấy gỗ xẻ Keo tai tượng. Diễn biến giảm độ ẩm gỗ và diễn biến môi trường sấy.

Sự thay đổi mức chênh lệch độ ẩm trong suốt quá trình sấy. Sự phát triển khuyết tật trong suốt quá trình sấy. Xây dựng hàm tương quan giữa mức chênh lệch độ ẩm và khuyết tật. Xác định ngưỡng của mức chênh lệch độ ẩm ảnh hưởng đến khuyết tật.

Mô hình toán học mô phỏng quá trình vận chuyển ẩm khi sấy gỗ Keo tai tượng trong lò sấy quy chuẩn. Kết quả mô phỏng. Đối chiếu kết quả mô phỏng của mô hình với thực nghiệm. Chế độ sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng NLMT.

Sự ảnh hưởng của chế độ sấy đến chất lượng gỗ sấy. Sự ảnh hưởng của chế độ sấy đến thời gian sấy. Đánh giá kết quả nghiên cứu sấy NLMT trên cơ sở các hàm tương quan giữa mức chênh lệch độ ẩm, EMC và mức độ nứt vỡ gỗ sấy. Đề xuất quy trình sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng năng lượng mặt trời.

Kết quả khảo nghiệm. Quy trình công nghệ sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng NLMT.124 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Tồn tại và kiến nghị.134 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN.135 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO. 9 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT Viết tắt/ký Giải thích hiệu ALU-CHA Hệ thống thiết bị đo hệ số thấm ANOVA Phân tích phương sai IAWA Hội Giải phẫu gỗ quốc tế MC gradient Mức chênh lệch độ ẩm/dốc ẩm NLMT Năng lượng mặt trời OM Optical microscope - Kính hiển vi quang học PVC-CHA Một hệ thống đo hệ số khuếch tán 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 A Diện tích mặt cắt ngang mẫu khuếch tán Ai Diện tích ảnh tế bào sợi gỗ hoặc mạch gỗ thứ i Aj Diện tích lỗ rỗng ruột tế bào sợi gỗ hoặc mạch gỗ thứ j C Mức độ cong vênh Db Hệ số khuếch tán Dfl Đường kính ruột tế bào sợi gỗ Di Kích thước ban đầu theo hướng xuyên tâm/tiếp tuyến mẫu co rút Dt Kích thước lúc đo theo hướng xuyên tâm/tiếp tuyến mẫu co rút Edt Sai số thời gian sấy giữa dự đoán của mô hình và thực nghiệm EMC Độ ẩm thăng bằng FSP Điểm bão hòa thớ gỗ G Tỷ trọng ở độ ẩm cuối cùng mẫu khuếch tán K Hệ số thấm L Chiều dọc thớ/Kích thước theo chiều dọc thớ/chiều dài m Khối lượng của hơi ẩm khuếch tán qua mẫu 10 Viết tắt/ký Giải thích hiệu mb Khối lượng kẹp giữ mẫu co rút MC Độ ẩm gỗ MCa Độ ẩm trung bình đống gỗ sấy MCai Độ ẩm trung bình ban đầu của thanh mẫu MCat Độ ẩm trung bình tại các thời điểm đo của thanh mẫu MCg Độ ẩm các vị trí theo chiều dày thanh mẫu MCt Độ ẩm của mẫu tại các thời điểm đo md Khối lượng mẫu khô kiệt mg Khối lượng kẹp giữ mẫu còn tươi mi Khối lượng ban đầu thanh mẫu sấy MOE Modulus of elasticity - Mô đun đàn hồi uốn tĩnh MOR Modulus of rupture - Độ bền uốn tĩnh mt Khối lượng thanh mẫu sấy tại các thời điểm đo n Số điểm dữ liệu rời rạc NDi Mức độ nứt đầu của thanh gỗ thứ i Ni Tổng mức độ nứt vỡ của thanh gỗ thứ i NMi Mức độ nứt mặt của thanh gỗ thứ i P Giá trị xác suất (giá trị p) R Chiều xuyên tâm/Kích thước theo chiều xuyên tâm R2 Hệ số tương quan của hai kết quả đo RH Relative humidity - Độ ẩm môi trường sấy RMSE Root Mean Square Error - Sai số toàn phương trung bình gốc SD Standard deviation - Độ lệch chuẩn St Độ co rút của mẫu tại các thời điểm đo Nhiệt độ môi trường sấy/Chiều tiếp tuyến/Kích thước theo chiều T tiếp tuyến/chiều dày mẫu t Thời gian 11 Viết tắt/ký Giải thích hiệu te Thời gian sấy thực nghiệm Tfw Độ dày vách tế bào sợi gỗ Tk Nhiệt độ khô môi trường sấy ts Thời gian sấy dự đoán của mô hình Tư Nhiệt độ ướt môi trường sấy U Dốc sấy Vg Thể tích mẫu khi đạt độ ẩm bão hòa W Chiều rộng mẫu X Độ ẩm cuối cùng của mẫu khuếch tán Xb Độ ẩm mặt dưới của mẫu khuếch tán Xt Độ ẩm mặt trên của mẫu khuếch tán yt Giá trị MC và nhiệt độ sấy của mẻ sấy thực nghiệm ở thời điểm t ŷt Giá trị đầu ra (MC và nhiệt độ sấy) của mô hình ở thời điểm t α Mức ý nghĩa giả thuyết thống kê ΔT Chênh lệch nhiệt độ khô - ướt môi trường sấy ρb Khối lượng riêng cơ bản ρw Khối lượng riêng của nước φ Độ rỗng ruột tế bào sợi gỗ hoặc mạch gỗ ϕ Đường kính φf Độ rỗng ruột tế bào sợi gỗ φt Tổng độ rỗng φv Độ rỗng ruột tế bào mạch gỗ 12 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.

Đặc tính gỗ Keo tai tượng ở vườn giống Queensland. Chế độ sấy cứng với dốc sấy U = 4,4 - 5,0. Chế độ sấy mềm với dốc sấy U = 2,0 - 2,5. Các đặc tính gỗ Keo tai tượng đã xác định.

Các thông số môi trường sấy đưa vào mô hình. Thứ tự giảm dần độ nhạy của các yếu tố tác động đến mô hình.