Xác định Hệ Số Khuếch Tán ẩm Và Hệ Số Thoát ẩm Bề Mặt Của Gỗ

Tải bản đầy đủ (.pdf) (6 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Nông - Lâm - Ngư
>>
3. Lâm nghiệp

Xác định hệ số khuếch tán ẩm và hệ số thoát ẩm bề mặt của gỗ

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (230.91 KB, 6 trang )

1 PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ KHUYẾCH TÁN ẨM VÀ HỆ SỐ THOÁT ẨM BỀ MẶT CỦA GỖ ANALYSIS OF METHODS FOR DETERMINING THE COEFFICIENT OF MOISTURE DIFFUSION AND SURFACE EMISSION COEFFICIENT IN WOOD Hồ Thu Thủy Khoa Lâm Nghiệp ĐHNL Tp. HCM ĐT: 0650.751410, Fax: 8960713 SUMMARY: Some methods for determining coefficient of moisture diffusion (D) and surface emission coefficient (S) of wood since 1931 are introduced and analised in this article. Methods for determining D and S belong to 2 basic methods: steady-state and unsteady-state. The difference between them is that D or S is determined when moisture content at any point in the board remains or does not remain unchanged with time. Steady- state method requires quite long experimental time for wood to reach equilibrium condition, but mathematical calculations for determining D is much simpler than the one with unsteady-state. However, the latter method allows to determine both 2 coefficients D and S at once. GIỚI THIỆU Khi sấy gỗ, trong gỗ xảy ra quá trình khuyếch tán ẩm từ bên trong ra bề mặt gỗ và quá trình thoát ẩm từ bề mặt gỗ vào môi trường sấy. Tốc độ bay hơi ẩm của 2 quá trình trên không hoàn toàn như nhau và 2 quá trình bay hơi ẩm này, kết hợp với chiều dày gỗ sấy sẽ quyết đònh tốc độ khô của gỗ. Tùy thuộc vào chiều dày gỗ sấy mà một quá trình nào đó trong 2 quá trình trên trở nên quan trọng hơn trong điều khiển tốc độ sấy. Đối với sấy gỗ mỏng, quá trình khuyếch tán ẩm bên trong gỗ tương đối không quan trọng so với quá trình kia, nhưng đối với sấy gỗ dày thì điều này hoàn toàn ngược lại. Để đònh lượng các quá trình bay hơi ẩm đó, các nhà khoa học đã đưa ra 2 khái niệm có thể liệt vào nhóm các tính chất sấy của gỗ. Đó là hệ số khuyếch tán - D và hệ số thoát ẩm bề mặt -S. Hệ số khuyếch tán được hiểu là tốc độ dòch chuyển ẩm (lượng ẩm đi qua một đơn vò diện tích,trong một đơn vò thời gian) trên một đơn vò gradient ẩm tồn tại trong gỗ. Hệ số thoát ẩm bề mặt được hiểu là tốc độ thoát ẩm từ bề mặt gỗ vào môi trường sấy trên một đơn vò chênh lệch độ ẩm (chênh lệch giữa độ ẩm bề mặt tức thời với độ ẩm thăng bằng của gỗ) . Nếu như D phụ thuộc chủ yếu vào cấu trúc, độ ẩm và nhiệt độ gỗ thì S phụ thuộc chủ yếu vào môi trường sấy. CÁC PHƯƠNG XÁC ĐỊNH D VÀ S: Các phương pháp nghiên cứu cho thấy có 2 phương pháp cơ bản để xác đònh D và S. Đó là phương pháp ổn đònh và phương pháp không ổn đònh. Phương pháp ổn đònh: Trong phương pháp ổn đònh, 2 bề mặt đối diện, vuông góc với hướng dòch chuyển ẩm xem xét của gỗ, được tiếp xúc với 2 môi trường không khí khác nhau nhưng không đổi để độ ẩm thăng bằng (độ ẩm ổn đònh với môi trường tiếp xúc) ở 2 mặt gỗ là khác nhau. Chênh lệch độ ẩm giữa 2 mặt sẽ tạo nên dòng khuyếch tán ẩm từ mặt gỗ có độ ẩm cao hơn đến mặt gỗ có độ ẩm thấp hơn. Sau khoảng thời gian nhất đònh dần về trạng thái thăng bằng ẩm độ của gỗ, tốc độ dòch chuyển ẩm và gradient ẩm giữa 2 mặt gỗ sẽ trở nên không đổi. Hệ số khuyếch tán ẩm trong trường hợp này được xác đònh qua phương trình khuyếch tán I của Fick: D = - F/(dC/dx). (1) Với F: Tốc độ dòch chuyển ẩm (g/cm2.s); dC/dx: Gradient ẩm tại tọa độ x. Nếu giả đònh rằng D không đổi theo độ ẩm gỗ thì phương trình trên có thể viết lại: D = F.a/(C0 – Ca) (2) Với C0 và Ca: mật độ ẩm ổn đònh với môi trường tiếp xúc của 2 bề mặt gỗ; a: chiều dày mẫu gỗ theo chiều khuyếch tán ẩm (Hình 1). 2 Đại lượng đo lượng ẩm trong gỗ trong phương trình của Fick có thể được biểu diễn trong vài hệ đơn vò khác nhau. Phổ biến là 2 hệ đơn vò sau: 1. Độ ẩm gỗ W: lượng ẩm trong gỗ x 100 /lượng gỗ khô kiệt. 2. Mật độ ẩm gỗ C: lượng ẩm/ 1 đơn vò thể tích gỗ. Tùy thuộc vào hệ đơn vò được chọn cho biểu diễn lượng ẩm trong gỗ mà D có thể có đơn vò (g/cm.s) hay Dc(cm2/s). 2 hệ đơn vò này có thể chuyển đổi qua biểu thức: Dc = (100/G). Dw vì C = W.G/100 . Với G: khối lượng riêng cơ bản của gỗ(g/cm3). Việc xác đònh hệ số khuyếch tán ẩm theo phương pháp ổn đònh trên cho thấy các phép tính toán học khá đơn giản. Qua trường ẩm theo hướng khuyếch tán ẩm và tốc độ dòch chuyển ẩm F theo dõi được, áp dụng ptr. 1 chúng ta có thể tìm được hệ số khuyếch tán ẩm D tại các độ ẩm gỗ khác nhau. Song phương pháp này sẽ yêu cầu thời gian thí nghiệm tương đối dài để gỗ đạt đến trạng thái ổn đònh với độ ẩm gỗ tại các vò trí là không đổi theo thời gian. Phương pháp không ổn đònh: Khác với phương pháp ổn đònh, trong phương pháp không ổn đònh D và S được xác đònh khi độ ẩm gỗ tại các vò trí thay đổi liên tục theo thời gian. Do đó D được xác đònh theo phương trình khuyếch tán ẩm II (ở trạng thái không đònh) của Fick: ∂C/∂t = ∂(D∂C/∂x)/ ∂x. (3) Nếu giả đònh D không đổi theo độ ẩm gỗ, thì ptr. (3) sẽ có dạng: ∂C/∂t = D. ∂2C/∂x2 (4) Tùy thuộc vào các điều kiện giả đònh ban đầu mà nhiều dạng nghiệm của ptr. 3 và 4 được đưa ra.Với giả đònh rằng D và S không thay đổi theo độ ẩm gỗ và độ ẩm gỗ tại mọi vò trí là như nhau, phương trình nghiệm của Newman (1931) (dẫn liệu từ [1]) có dạng: E = (C – Ce)/(CI – Ce) = 2∑(sinσn/(σn + sinσncosσn))(cosσnx/2a)e- (σn/2a)2Dt (5) Etb = 2∑(sin2σn/ σn (σn + sinσncosσn)) e- (σn/2a)2Dt (6) Với CI, Ce, C: mật độ ẩm ban đầu, cuối cùng, tại thời điểm t; E, Etb: phần ẩm và phần ẩm trung bình có khả năng bay hơi còn giữ lại trong gỗ; σn/cosσn = Sa/D; S = F/ (Ca – Ce); Ca: mật độ ẩm tại bề mặt; x: vò trí trong gỗ (tại tâm gỗ x = 0, tại bề mặt gỗ x = ± a) Từ (5) và (6), Newman đã tìm được tập các đường thẳng quan hệ Etb(Dt/a2) ứng với các tỷ số Sa/D khác nhau (Hình 2). Hình 1. Gradient ẩm theo chiều dày gỗ (theo chiều khuyếch tán ẩm) Toa độ theo chiều khuyếch tánẩmMật độ ẩm 3 Hình 2. Đồ thò quan hệ Etb(Dt/a2) ứng với các tỷ số Qua tậpï các đường thẳng này, D và S có thể xác đònh nếu trong thí nghiệm chúng ta theo dõi và xác đònh được thời gian Etb giảm xuống 1 giá trò nào đó. Xác đònh D và S theo phương pháp của Newman có nhược điểm nhất đònh. Nếu gỗ thí nghiệm đủ dày, tốc độ gió đủ lớn để Sa/D = ∞ hay để cho rằng nồng độ ẩm bề mặt ngay lập tức đạt đến nồng độ ẩm thăng bằng, thì D được xác đònh qua đồ thò khá dễ dàng. Ngược lại, D sẽ không thể xác đònh được vì đường thẳng E(Dt/a2) cho trường hợp sấy cụ thể trong số tập các đường thẳng tương ứng với mỗi Sa/D trên đồ thò không xác đònh được do Sa/D vô đònh. Năm 1969, Choong và Skaar đã tìm ra một phương trình tương quan gần đúng với tậpï các đồ thò quan hệ E(Dt/a2) của Newman (dẫn liệu từ [2]): t0.5/0.2a = a/D + 3.5/S (7) Với a: ½ chiều dày gỗ theo phương khuyếch tán. Để xác đònh D và S, Choong và Skaar sử dụng 2 hay nhiều hơn 2 mẫu gỗ có chiều dày theo chiều khuyếch tán ẩm xem xét khác nhau và theo dõi thời gian phần ẩm E của mỗi mẫu giảm xuống đến 0.5 (t0.5). Hệ 2 phương trình 2 ẩn D và S hay đường thẳng tương quan y= A.a + B (với y = t0.5/0.2a; A = 1/D; B = 3.5/S) sẽ thiết lập được để suy tìm D và S. Cũng xuất phát từ tập các đồ thò E(Dt/a2) của Newman, Jen Y. Liu (1989) [2] cho ta thấy rằng với bất kỳ một giá trò E nào đó, tương quan giữa Dt/a2 và 1/L(với L= Ha= Sa/D, a: ½ chiều dày gỗ) là tương quan thẳng theo quy luật: τE = A + B/L (8) Với τE: Dt/a2; A,B = const ứng với mỗi giá trò của E (Hình 3 ) Hình 3. Các hằng số A,B ứng với mỗi giá trò của E 4 Như vậy, dựa vào phương trình nghiệm ptr.8, phương pháp thí nghiệm để tìm D và S cuả Liu trở nên đơn giản hơn. Chỉ cần theo dõi được đường cong sấy E(t) và trên đồ thò đó lấy 2 tọa độ điểm (E1,t1) và (E2,t2) (Hình 4), ta có thể xác đònh được D và S qua giải hệ 2 phương trình 2 ẩn sau: Dt1/a2 = A1 + B1/L Dt2/a2 = A2 + B2/L (9) Vì A,B,t thay đổi theo E, nên nghiệm D của hệ (9) có thể viết dưới dạng sau: D/a2 = (A1/B1 – A2/B2) / (t1/B1 – t2 /B2) = ( d(A/B)/dE ) / ( d(t/B)/dE ) E = 0.5 = ( BdA/dE – AdA/dE ) / ( Bdt/dE – tdB/dE ) E = 0.5 = -0.1654/ ( 0.701dt/dE + 2.05t ) E = 0.5 (10) Các phương pháp xác đònh D và S theo phương pháp ổn đònh trên đều giả đònh rằng D và S không đổi theo độ ẩm gỗ. Song thực tế thì D và S thay đổi theo độ ẩm gỗ. Egner (1934) dùng phương trình khuyếch tán khác được rút ra từ phương trình khuyếch tán II của Fick để tìm mối quan hệ giữa D và S theo độ ẩm gỗ (dẫn liệu từ [1]): Phần ẩm trong gỗ, E Thời gian, t Hình 4. Đồ thò đường cong sấy E(t) D = ( ∂(∫o x C∂x)/ ∂t ): (∂C/∂x) (11) Phương pháp thí nghiệm của Egner đòi hỏi phải xác đònh được phân bố ẩm C theo chiều dày gỗ (theo phương khuyếch tán xem xét) tại nhiều thời điểm sấy khác nhau (Hình 5). Mật độ ẩmTọa độ theo chiều dày gỗ Hình 5. Đồ thò phân bố ẩm C theo chiều dày gỗ 5 Quy trình tính toán để xác đònh giá trò Di tại độ ẩm gỗø ở vò trí 2a/5 Ci gồm những bước sau: 1. Tính các tích phân ∫o 2a/5 C∂x ở các thời điểm khác nhau và đạo hàm ∂C/∂x tại toạ độ 2a/5 tại thời điểm ti. 2. Lập đồ thò quan hệ ∫o 2a/5 C∂x theo t và lấy đạo hàm ∂(∫o x C∂x)/ ∂t tại thời điểm ti. 3. Thay các đạo hàm tại thời điểm ti vào ptr. (11) để xác đònh Di. Hệ số S cũng được xác đònh tương tự như trên qua ptr: S = 1/(Ca – Ce) . ∂(∫o a C∂x)/ ∂t (12) Với Ce: Độ ẩm thăng bằng; Ca: Độ ẩm tức thời của bề mặt gỗ tại thời điểm ti; W.T.Simpson (1991) [3] thì dùng các giá trò D và S tính được theo phương pháp của Liu qua ptr.10 (D, S - không phụ thuộc vào độ ẩm gỗ) có kết hợp với bùc hiệu chỉnh gần đúng để xác đònh D và S trong hệ phụ thuộc độ ẩm gỗ. Phương pháp thí nghiệm của ng là theo dõi và vẽ đường cong tốc độ hút ẩm của vài mẫu gỗ có cùng độ ẩm ban đầu W0 = 0 đến các độ ẩm thăng bằng cuối cùng Wf khác nhau (Hình 6). Độ ẩm (%) Thời gian (phút) Hình 6. Đồ thò tốc độ hút ẩm của các mẫu gỗ có cùng độ ẩm ban đầu W0 đến các độ ẩm thăng bằng cuối cùng Wf khác nhau Các bước tính xác đònh D, S của Ông như sau: 1. Xác đònh t0.5 từ mỗi đường hút ẩm. 2. Dùng ptr. của Liu (ptr.10) để tính Dtn cho mỗi đường hút ẩm có cùng độ ẩm ban đầu nhưng khác nhau độ ẩm thăng bằng cuối cùng . Hệ số tính được gọi là hệ số thực nghiệm và được xem là hệ số khuyếch tán ẩm trung bình của mẫu gỗ tương ứng trong vùng độ ẩm gỗ (W0 ÷ Wf). 3. Xác đònh quan hệ của D vào độ ẩm gỗ theo ptr. sau: D(W) = d(DtnWf)/dWf (13) 4. Thực hiện hiệu chỉnh gần đúng cho phương trình tương quan (13): Các hệ số tính được theo ptr. 13 tại các độ ẩm W khác nhau - Dt được gọi là hệ số khuyếch tán tính. Nếu Dt tại các độ ẩm Wf khác quá xa so với Dtn tương ứng, thì cần thực hiện hiệu chỉnh gần đúng. Đưa các hệ số Dt tại những độ ẩm khác nhau vào ptr. 10 của Liu để xác đònh lại các đường cong hút ẩm mới. Các t0.5 cũng được xác đònh lại theo các đường cong mới này. Thực hiện lại các bước tính từ 1 đến 3 để tìm ra ptr. quan hệ D(W) gần đúng nhất. Để xác đònh tương quan của S theo W, bên cạnh việc theo dõi tốc độ hút ẩm, phương pháp của Ông còn yêu cầu phải theo dõi gradient ẩm tại những thời điểm khác nhau. Quan hệ S(W) được xác đònh dựa vào ptr. sau: ∂W/∂x = (S/D). (We – Ws) (14) Với We: Độ ẩm thăng bằng; Ws: Độ ẩm bề mặt tức thời tại thời điểm t. Như vậy việc tìm hiểu các phương pháp không ổn đònh trên cho thấy một ưu điểm của những phương pháp này là các giá trò D, S xác đònh được sẽ gần sát với giá trò thực hơn do các mẫu gỗ

Tài liệu liên quan

• Kế toán tiêu thụ và xác định kết quả kinh doanh tại công ty CP thực phẩm Kinh Đô Sài Gòn.doc
  • 84
  • 894
  • 4
• NHẬN XÉT CHUNG VÀ MỘT SỐ Ý KIẾN ĐỀ XUẤT NHẰM GÓP PHẦN HOÀN THIỆN CÔNG TÁC KẾ TOÁN BÁN HÀNG VÀ XÁC ĐỊNH KẾT QUẢ BÁN HÀNG TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN AN VIÊT
  • 7
  • 762
  • 0
• MỘT SỐ Ý KIẾN ĐỀ XUẤT NHẰM GÓP PHẦN HOÀN THIỆN CÔNG TÁC KẾ TOÁN THÀNH PHẨM- TIÊU THỤ THÀNH PHẨM VÀ XÁC ĐỊNH KẾT QUẢ BÁN HÀNG TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN PIN HÀ NỘI
  • 13
  • 454
  • 0
• MỘT SỐ NHẬN XÉT Ý KIẾN ĐÓNG GÓP NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG VIỆC XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ DOANH NGHIỆP Ở CÔNG TY AISC CHI NHÁNH ĐÀ NẴNG
  • 21
  • 452
  • 0
• MỘT SỐ Ý KIẾN ĐỀ XUẤT NHẰM GÓP PHẦN HOÀN THIỆN CÔNG TÁC KẾ TOÁN BÁN HÀNG VÀ XÁC ĐỊNH KẾT QUẢ BÁN HÀNG TẠI CÔNG TY TNHH HỖ TRỢ PHÁT TRIỂN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
  • 7
  • 388
  • 0
• Một số ý kiến đề xuất nhằm góp phần hoàn thiện công tác kế toán bán hàng và xác định kết quả bán hàng ở Công ty phát triển xây dựng và xuất nhập khẩu Sông Hồng
  • 52
  • 258
  • 0
• Xác định một số biện pháp kỹ thuật trồng gối giống bông VN35-KS và VN04-4 với ngô nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế của việc trồng bông tại Sơn La
  • 83
  • 663
  • 0
• ính cách của steve jobs và những thành quả ông đạt được đã góp phần định hình cả một thế hệ và thay đổi cả thế giới
  • 2
  • 366
  • 0
• Tiểu luận hoạch định chiến lược và phân tích hệ thống công ty cổ phần Sài gòn pharma
  • 15
  • 1
  • 1
• Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập vật lí trong dạy học chương sóng cơ và sóng âm (vật lý 12) góp phần nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức cho học sinh
  • 144
  • 760
  • 0

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(230.91 KB - 6 trang) - Xác định hệ số khuếch tán ẩm và hệ số thoát ẩm bề mặt của gỗ Tải bản đầy đủ ngay ×