Nghiên cứu sự ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu tới dòng lưu chất trong quá trình sấy mùn cưa thực nghiệm trên thiết bị sấy trống quay kết hợp khí động

KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (10/2019) - HỘI NGHỊ KHCN LẦN THỨ XII - CLB CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 139 
BÀI BÁO KHOA HỌC 
NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA KÍCH THƯỚC NGUYÊN LIỆU TỚI 
DÒNG LƯU CHẤT TRONG QUÁ TRÌNH SẤY MÙN CƯA THỰC NGHIỆM 
TRÊN THIẾT BỊ SẤY TRỐNG QUAY KẾT HỢP KHÍ ĐỘNG 
Nguyễn Văn Thành1, Nguyễn Đình Tùng2, Bùi Hải Triều1 
Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của kích thước vật liệu sấy (độ lớn 
của hạt) tới dòng lưu chất trên thiết bị sấy trống quay kết hợp khí động. Kết quả nghiên cứu xét trong điều 
kiện giữ nguyên chế độ công nghệ sấy chỉ thay đổi đặc tính của vật liệu sấy thông qua kích thước khác nhau 
đối với vật liệu sấy. Kích thước của vật liệu sấy được khảo sát ứng với các giá trị 0,63mm; 1,0mm; 1,6mm; 
2,5mm và 4,0mm thông qua chế độ nhiệt độ tác nhân sấy 439oC; vận tốc dòng tác nhân sấy 8,5m/s; độ ẩm 
vật liệu sấy 40,35% để tìm ra mối quan hệ phụ thuộc giữa chúng. Từ kết quả mối quan hệ này làm cơ sở 
khoa học để xác định được chiều dài của máy sấy cần thiết tương ứng với mỗi trường hợp giá trị của kích 
thước nguyên liệu sấy, giúp ích cho việc thiết kế hệ thống sấy phù hợp và đạt hiệu quả kinh tế. 
Từ khóa: sấy trống quay kết hợp khí động; sấy mùn cưa; dòng lưu chất. 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ * 
Việc sử dụng sinh khối để sản xuất năng lượng 
ngày càng trở nên phổ biến vì sinh khối là nguồn 
nhiên liệu thân thiện với môi trường. Gỗ là nguồn 
năng lượng sinh khối chính được sử dụng và chế 
biến nhiều trong thực tiễn, khi chế biến gỗ sẽ tạo 
ra một lượng phụ phẩm mùn cưa khá lớn với hàm 
lượng ẩm cao và không đồng đều (De Fusco L., 
Jeanmart H. và cs (2015) và Viktor S., Martin 
M.và cs (2016)). Một trong những phương pháp 
sử dụng có hiệu quả nguồn “phế liệu” này là 
phương pháp tạo viên nhiên liệu. Yêu cầu đối với 
viên nhiên liệu cần phải thỏa mãn có hàm lượng 
nước thấp, khối lượng riêng lớn và mật độ năng 
lượng cao, thuận tiện cho việc vận chuyển và sử 
dụng. Tuy nhiên trước khi mùn cưa được ép viên 
cần phải được làm khô để đủ điều kiện ép viên và 
đảm bảo tiêu chuẩn đối với viên nhiên liệu, cũng 
như tăng hiệu quả sử dụng năng lượng trong quá 
trình chuyển đổi và giảm phát thải khi sử dụng. 
Một trong những nguyên lý thường được sử dụng 
là nguyên lý sấy trống quay (Yohann R., Vijay 
K.D. (2016) và Alberto A. và cs (2015)), hoặc 
1 Khoa Cơ điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam 
2 Viện nghiên cứu Thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp, 
Bộ Công Thương 
nguyên lý sấy khí động. Tuy nhiên mỗi phương 
pháp có ưu nhược điểm riêng, tựu chung lại là chi 
phí năng lượng riêng lớn (đối với sấy trống quay) 
và chi phí đầu tư lớn (đối với sấy khí động). Trong 
trường hợp nguyên liệu sấy là mùn cưa người ta 
hoàn toàn có thể sử dụng phương pháp kết hợp 
giữa hai nguyên lý nêu trên, đó là nguyên lý sấy 
thùng quay kết hợp khí động (sấy trống quay phân 
tầng). Nội dung bài báo này trình bày kết quả 
nghiên cứu thực nghiệm sự ảnh hưởng của đặc 
tính nguyên liệu sấy thông qua thay đổi kích thước 
độ lớn của hạt mùn cưa tới dòng lưu chất trong 
quá trình sấy mùn cưa trên thiết bị sấy trống quay 
kết hợp khí động. 
2. VẬT LIỆU, PHƯƠNG PHÁP, THIẾT BỊ 
NGHIÊN CỨU 
2.1. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 
Vật liệu nghiên cứu ở đây là mùn cưa của gỗ 
keo (hình 1 – trái) được thu gom từ một số cơ sở 
chế biến gỗ tại các tỉnh phía Bắc.Vật liệu có độ 
ẩm trung bình là 40,35%, với dải phân bố kích 
thước của từ 0,63 ÷ 4mm (chiếm 78,8%) còn lại 
một phần nhỏ là kích thước lớn hơn 4mm. Trong 
bài báo này vật liệu được nghiên cứu có dải phân 
bố kích thước từ 0,63÷4mm (hình 1 -phải); tỷ khối 
của vật liệu khoảng 252 kg/m3. 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (10/2019) - HỘI NGHỊ KHCN LẦN THỨ XII - CLB CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 140 
Hình 1. Hình ảnh nguyên liệu (trái) và Biểu đồ hàm mật độ về phân loại 
kích thước hạt mùn cưa (phải) sử dụng trong thí nghiệm 
Trong bài báo này đã sử dụng phương pháp 
nghiên cứu lý thuyết và phương pháp nghiên cứu 
thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu thu được từ các dữ 
liệu đo đạc sẽ được xử lý nhờ phần mềm excel để 
thiết lập nên các đồ thị biểu thị sự quan hệ, phụ 
thuộc giữa các thông số công nghệ. 
2.2. Thiết bị đo sử dụng trong nghiên cứu 
Một số thiết bị đo sử dụng trong quá trình thí 
nghiệm như sau: Cân đo độ ẩm Sartorius MA 45 
(xuất xứ: CHLB Đức); Súng bắn Laser nhiệt độ 
EbroTFI 650 (xuất xứ: CHLB Đức); Bộ sensor 
cảm biến nhiệt độ Pt100 và đồng hồ hiển thị (xuất 
xứ: Đài loan); Bộ sensor cảm biến độ ẩm 
ELEKTRONIK EE23 (xuất xử: Áo); Thiết bị đo 
tốc độ/lưu lượng gió Testo 425 (xuất xứ: CHLB 
Đức); Đồng hồ bấm giờ Traceable 1044 (xuất xứ: 
Nhật Bản). 
2.3. Thiết bị nghiên cứu 
Thiết bị nghiên cứu ở đây là hệ thống sấy mùn 
cưa kiểu trống quay kết hợp khí động (hình 2 - phải), 
hoạt động theo nguyên lý liên tục, năng suất 1-1,5 
tấn/giờ với các thông số kết cấu chính được thể hiện 
như ở bảng 1, nguyên lý/kết cấu của thiết bị được 
thể hiện như trên hình 2 – trái. 
Hình 2. Sơ đồ nguyên lý (trái), thiết bị thí nghiệm (phải) 
Bảng 1. Các thông số kích thước chính của thiết bị thí nghiệm 
TT Tệ thông số Ký hiệu Thứ nguyên Giá trị 
1 Đường kính máy sấy D mm 1500 
2 Chiều dài máy sấy L mm 12000 
3 Đường kính vách chắn D1 mm 1100 
4 Đường kính trong của vách ngăn D2 mm 700 
5 Bước của vách chắn L1 mm 1500 
6 Bước của vách ngăn L2 mm 1500 
2.4. Phương thức và bố trí thí nghiệm 
Ngoài các thiết bị đo thì việc xác định vị trí đo 
các thông số cũng có ảnh hưởng rất lớn tới độ 
chính xác, độ tin cậy của kết quả thí nghiệm. Trên 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (10/2019) - HỘI NGHỊ KHCN LẦN THỨ XII - CLB CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 141 
hình 3 mô tả sơ đồ bố trí vị trí đo độ ẩm dòng tác 
nhân sấy, độ ẩm vật liệu trong quá trình sấy và 
nhiệt độ thân nhiệt của vật liệu sấy trong suốt chiều 
dài máy sấy. 
Hình 3. Sơ đồ bố trí vị trí đo độ ẩm tác nhân, nhiệt độ thân nhiệt và độ ẩm nguyên liệu sấy 
Hình 3 thể hiện sơ đồ bố trí đo nhiệt độ, ẩm độ của 
vật liệu sấy và độ ẩm của dòng tác nhân sấy ở mỗi 
khoảng (vị trí) máy sấy khác nhau ứng với vật liệu sấy 
được khảo sát có kích thước từ 0,63mm ÷ 4,0mm. 
Bố trí thí nghiệm: Cảm biến nhiệt PT10 và cảm 
biến ẩm được đặt phía trong của trống sấy được cố 
định theo dây/ống dọc tâm trống sấy hướng về phía 
đường kính của trống sấy, tín hiệu đo được sẽ được 
truyền tín hiệu hiển thị trên đồng hồ điện tử. Lưu 
lượng gió đo được thông qua thiết bị đo Testo l425, 
vị trí đo lưu lượng đặt tại vị trí đầu vào của trống 
sấy, thể hiện ở vị trí W0 trên đồ thị hình 4. trí các 
cửa lấy mẫu nhanh được bố trí dọc theo chiều dài 
của trống sấy có bố (Đóng, mở nhanh - lấy mẫu 
trong quá trình thiết bị vẫn đang hoạt động). 
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 
Từ các kết quả nghiên cứu xác định “vận tốc 
bay” của hạt mùn cưa cũng như các kết quả nghiên 
cứu ở các công trình trước đó của Tác giả đã thực 
hiện cho thấy, với thông số vận tốc dòng tác nhân 
sấy khoảng 8,5 m/s và nhiệt độ tác nhân sấy khoảng 
439oC thì thiết bị sấy sẽ đạt năng suất cao và cho phí 
năng lượng riêng phù hợp nhất nhưng hoàn toàn 
không có sự “bắt cháy” của vật liệu sấy trong quá 
trình sấy. Bởi vậy, trong các nghiên cứu này nhóm 
tác giả lựa chọn vận tốc dòng tác nhân sấy khoảng 
8,5 m/s và nhiệt độ tác nhân sấy khoảng 439oC làm 
thông số để tiến hành khảo nghiệm. 
3.1. Xác định mối tương quan giữa kích thước 
và nhiệt độ thân nhiệt của vật liệu sấy dọc theo 
chiều dài máy sấy 
Mục tiêu thực nghiệm nhằm xác định được sự 
thay đổi nhiệt độ thân nhiệt của vật liệu sấy dọc theo 
chiều dài của máy sấy ứng với mỗi dải kích thước 
vật liệu được khảo sát khác nhau cụ thể như sau: 
0,63mm; 1,0mm; 1,6mm; 2,5mm và 4,0mm.Kết quả 
khảo sát thực nghiệm xác định được sự ảnh hưởng 
của các thông số nêu trên được trình bày thông qua 
đồ thị hình 5dưới đây: 
Hình 4. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ 
thân nhiệt của hạt mùn cưa dọc theo chiều dài máy 
sấy với các kích thước hạt mùn cưa khác nhau: 
d = 0,63 ÷4mm 
Qua đồ thị hình 4 cho thấy khi kích thước hạt 
mùn cưa càng lớn thì thân nhiệt hạt mùn cưa càng 
nhỏ và độ ẩm hạt mùn cưa càng lớn dọc theo chiều 
dài của máy sấy. Kết quả thực nghiệm được thể hiện 
rõ đối với hai quy luật thay đổi khác nhau tương ứng 
với hai nhóm vật liệu sấy có kích thước là 1,0 
÷4,0mm (nhóm 1) và kích thước 0,63mm (nhóm 2). 
Cụ thể đối với vật liệu sấy thuộc nhóm 1 thì nhiệt độ 
thân nhiệt của mùn cưa tăng dần dọc theo chiều dài 
của máy sấy từ 0÷12m nhưng không quá 67oC, khi 
đó độ ẩm cũng sẽ giảm dần (hình 5). Đối với vật liệu 
sấy thuộc nhóm 2: i). nhiệt độ thân nhiệt tăng dần 
đúng quy luật như trên cho tới tại vị trí máy sấy9m, 
tại vị trí này nhiệt độ thân nhiệt của vật liệu sấy cũng 
đo được không quá 67oC; ii). sau vị trí 9m thì nhiệt 
độ thân nhiệt mùn cưa tăng dần lên đột biến và đạt 
giá trị khoảng 118oC ứng với vị trí máy sấy dài 
10,5m sau đó nhiệt độ tăng rất chậm (gần như giữ 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (10/2019) - HỘI NGHỊ KHCN LẦN THỨ XII - CLB CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 142 
nguyên) đến cuối máy sấy (tại vị trí 12m); iii). lý do 
nhiệt độ thân nhiệt của mùn cưa tăng đột biến tại vị 
trí máy sấy sau 9m là bởi lúc này vật liệu sấy đã 
được làm khô gần như tuyệt đối. 
3.2. Xác định mối tương quan giữa kích 
thước và độ ẩm của vật liệu sấy dọc theo chiều 
dài máy sấy 
Tương tự như trên, đồ thị hình 5 cho thấy, khi xét 
dọc theo chiều dài của máy sấy, hạt mùn cưa có kích 
thước càng lớn thì độ ẩm hạt mùn cưa càng lớn. Cụ 
thể đối với vật liệu sấy thuộc nhóm 1 thì độ ẩm của 
mùn cưa giảm dần dọc theo chiều dài của máy sấy từ 
0÷12m nhưng không thấp hơn 2 % (ứng với hạt có 
kích thước d=1,0mm). Đối với vật liệu sấy thuộc 
nhóm 2: độ ẩm giảm dần đúng quy luật cho tới tại vị 
trí máy sấy 9m, tại vị trí này đối với vật liệu sấy có 
kích thước d=0,63mm độ ẩm của vật liệu giảm đến 
giá trị  0% và giữ nguyên đến cuối máy sấy (tại vị 
trí 12m), lý do độ ẩm của mùn cưa gần như giữ 
nguyên từ sau 9m đến cuối máy sấy (tại vị trí 12m) 
là bởi lúc này vật liệu sấy đã được làm khô gần như 
tuyệt đối (0%). 
Hình 5. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm 
của hạt mùn cưa dọc theo chiều dài máy sấy với các 
kích thước hạt mùn cưa khác nhau: d = 0,63 ÷4mm 
Riêng đối với đường đặc tính về tốc độ giảm ẩm 
đối với trường hợp kích thước hạt mùn cưa 
d=0,63mm nhanh hơn so với vật liệu sấy nhóm 1 vì 
quá trình trao đổi nhiệt ẩm trong trường hợp này 
được diễn ra nhanh hơn. 
3.3. Xác định mối tương quan giữa kích thước 
của vật liệu sấy và độ ẩm của dòng lưu chất dọc 
theo chiều dài máy sấy 
Qua đồ thị hình 6 cho thấy, quá trình tăng độ ẩm 
của dòng lưu chất dọc theo chiều dài của máy sấy 
được diễn ra theo quá trình tăng dần đều. Riêng đối 
với trường hợp hạt mùn cưa có kích thước 
d=0,63mm chỉ tăng đến vị trí tương ứng chiều dài 
máy sấy là 9m, còn sau đó sẽ không đổi cho tới hết 
chiều dài của máy sấy, nguyên nhân là đến thời điểm 
này độ ẩm của vật liệu sấy đã về đến giá trị 0%.Khi 
xét tại cùng một vị trí đo, đối với trường hợp vật liệu 
sấy có kích thước càng lớn (ví dụ d=4mm) thì độ ẩm 
của dòng lưu chất lúc này đo được nhỏ hơn so với 
trường hợp kích thước của vật liệu sấy nhỏ (ví dụ 
d=1mm) trong cùng một điều kiện công nghệ sấy 
không đổi, bởi vì quá trình thoát ẩm của vật liệu sấy 
có kích thước nhỏ nhanh hơn so với vật liệu sấy có 
kích thước lớn. Mặt khác cũng qua đồ thị cho thấy 
độ ẩm của dòng lưu chất tăng lên phụ thuộc rất 
nhiều vào độ lớn kích thước hạt của vật liệu sấy. 
Hình 6. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm 
của dòng lưu chất dọc theo chiều dài máy sấy với 
các kích thước hạt mùn cưa khác nhau: 
d = 0,63 ÷4mm 
Nhận xét: 
Qua các đồ thị hình 4, 5, 6 cho thấy: trong trường 
hợp khi sấy mùn cưa có kích thước hạt từ 0,63mm 
đến 4,0mm thì chiều dài máy sấy tối đa có thể được 
lựa chọn trong khoảng từ 9 đến 12m. 
4. KẾT LUẬN 
Kết quả thực nghiệm cho thấy, ở cùng một vị trí 
đo khi kích thước hạt của vật liệu sấy càng lớn thì 
nhiệt độ thân nhiệt của vật liệu sấy tại vị trí đó càng 
nhỏ và độ ẩm của vật liệu sấy càng lớn. Mặt khác, 
cũng cho thấy nhiệt độ thân nhiệt của vật liệu sấy 
tăng nhanh dần lên và độ ẩm của vật liệu sấy giảm 
dần tương ứng dọc theo chiều dài của máy sấy. 
Độ ẩm của dòng lưu chất tăng lên dọc theo chiều 
dài của máy sấy theo chiều từ khi vật liệu vào đến 
khi vật liệu ra. Xét ở cùng một vị trí đo, khi vật liệu 
sấy có kích thước càng nhỏ thì độ ẩm của dòng lưu 
chất đo được càng lớn. 
Từ kết quả nghiên cứu này cho thấy nếu lựa chọn 
máy sấy theo nguyên lý trống quay kết hợp khí động 
để sấy mùn cưa làm viên nhiên liệu ứng với độ ẩm 
của sản phẩm sau khi sấy đạt tiêu chuẩn để ép viên 
nhiên liệu (13% ẩm), khi kích thước hạt của vật liệu 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (10/2019) - HỘI NGHỊ KHCN LẦN THỨ XII - CLB CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 143 
sấy d≤0,63mm thì chiều dài máy sấy có thể lựa chọn 
tối đa L=5,0m, tương tự đối với các trường hợp 
d≤1,0mm, d≤1,6mm, d≤2,5mm và d≤4,0mm thì 
chiều dài tối đa của máy sấy có thể lựa chọn tương 
ứng là L=7,5m, L=9,0m, L=10,0m và L=12,0m. Với 
kết quả nghiên cứu này làm cơ sở cho việc lựa chọn 
được chiều dài của thiết bị sấy (trống sấy) hợp lý đối 
với từng “loại” mùn cưa, do đó góp phần vào việc 
xác định được chi phí đầu tư cho thiết bị hợp lý. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
De Fusco L., Jeanmart H., Blondeaub J. (2015). A modelling approach for the assessment of an air-dryer 
economic feasibility for small-scale biomass steam boilers, Fuel Processing Technology, 134, 2015, 251–258. 
Viktor S., Martin M., Marc O.B., Florian S. (2016). Coupled DEM–CFD simulation of drying wood chips in 
a rotary drum – Baffle design and model reduction, Fuel, 184, 2016, 896–904. 
Yohann R., Vijay K.D. (2016). Numerical modeling of a co-current cascading grotary dryer, Food and 
bioproducts processing, 99, 2016, 166–178. 
Alberto A., Henrik S., Henrik T. (2015). Design of an integrated dryer and conveyor belt for woody biofuels, 
Biomass and bioenergy, 77, 2015. 
Abstracts: 
EXPERIMENTAL ON THE INFLUENCE OF MATERIAL SIZE 
TO AIR-GAS FLOW ON CO-ROTARY DRYER AND PNEUMATIC DRYER 
This paper presents experimental studies the influence of drying material size (the magnitude of the particle) 
to air-gas flow on Co-rotary dryer and pneumatic dryer. The research results at the conditions remain dry 
technology mode only changes the characteristics of the material drying through different size for drying 
materials. The size of the dried material is investigated with the values 0,63mm; 1,0mm; 1,6mm; 2,5mm and 
4,0mm via the drying temperature regime 439oC, drying velocity 8,5m/s; material moisture 40,35% to find 
out the relationship between them depends. From the results of this relationship as a scientific basis for 
determining the length of the dryer required corresponding to each case the value of the size of raw 
materials drying, useful in designing systems suitable drying and Achieve economic efficiency. 
Keywords: Co-rotary dryer and pneumatic dryer; sawdust drying; air-gas flow 
Ngày nhận bài: 18/6/2019 
Ngày chấp nhận đăng: 21/8/2019