- Trang Chủ
- Vật lý
- Giáo trình hướng dẫn các bài tập về nén khí và không khí ẩm theo chu trình nhiệt động và máy lạnh p8
Xem mẫu
- (chÊt cÇn gia nhiÖt) cã l−u l−îng 1000 kg/h, nhiÖt ®é vµo thiÕt bÞ lµ 100C, nhiÖt
dung riªng Cp2 = 4,18 kJ/kg.K. BiÕt hÖ sè truyÒn nhiÖt k = 1160 W/m2.K. TÝnh
diÖn tÝch truyÒn nhiÖt cña thiÕt bÞ trong c¸c tr−êng hîp sau:
a) chÊt láng chuyÓn ®éng song song cïng chiÒu.
b) chÊt láng chuyÓn ®éng song song ng−îc chiÒu.
Lêi gi¶i
NhiÖt l−îng do chÊt láng nãng nh¶ ra:
Q = G1 Cp1(t1’ – t1”)
275
Q= .3,04.10 3.(120 − 50) = 16255,5 W
3600
NhiÖt ®é ra cña chÊt láng l¹nh x¸c ®Þnh tõ ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt:
Q = G1 Cp1(t1’ – t1”) = G2 Cp2 (t2” – t2’),
G 1 .C p1 .( t '1 − t"1 )
t" 2 = t ' 2 +
G 2 .C p 2
§é chªnh nhiÖt ®é trung b×nh trong tr−êng hîp chuyÓn ®éng song song
cïng chiÒu theo (4-13):
∆t1 = t1’ - t2’ = 120 – 25 = 110 0C
∆t2 = t1” - t2” = 50 – 24 = 26 0C
∆t 1 − ∆t 2 110 − 26
∆t cc = = = 58,3 0C
∆t 1 110
ln
ln
∆t 2 26
DiÖn tÝch bÒ mÆt truyÒn nhiÖt trong tr−êng hîp chuyÓn ®éng song song
cïng chiÒu theo (4-14):
Q = k.Fcc.∆Tcc
Q 16255
F= = = 0,24 m2
k.∆t cc 1160.58,3
§é chªnh nhiÖt ®é trung b×nh trong tr−êng hîp chuyÓn ®éng song song
ng−îc chiÒu theo (4-13):
∆t1 = t1’ – t2” = 120 – 24 = 96 0C
∆t2 = t1”- t2’ = 50 – 10 = 40 0C
∆t 1 − ∆t 2 96 − 40
∆t nc = = = 64 0C.
∆t 96
ln 1 ln
∆t 2 40
DiÖn tÝch bÒ mÆt truyÒn nhiÖt trong tr−êng hîp chuyÓn ®éng song song
ng−îc chiÒu theo (4-14):
Q = k.Fnc.∆Tnc
Q 16255
F= = = 0,22 m2 ./.
k.∆t nc 1160.64
123
- CH−¬NG I
vai trß c¸c hÖ thèng l¹nh
trong nÒn kinh tÕ quèc d©n
Kü thuËt l¹nh ®· ra ®êi hµng tr¨m n¨m nay vµ ®−îc sö dông rÊt
réng r·i trong nhiÒu ngµnh kü thuËt rÊt kh¸c nhau: trong c«ng nghiÖp
chÕ biÕn vµ b¶o qu¶n thùc phÈm, c«ng nghiÖp ho¸ chÊt, c«ng nghiÖp
r−îu, bia, sinh häc, ®o l−êng tù ®éng, kü thuËt sÊy nhiÖt ®é thÊp, x©y
dùng, c«ng nghiÖp dÇu má, chÕ t¹o vËt liÖu, dông cô, thiÕt kÕ chÕ t¹o
m¸y, xö lý h¹t gièng, y häc, thÓ thao, trong ®êi sèng vv...
Ngµy nay ngµnh kü thuËt l¹nh ®· ph¸t triÓn rÊt m¹nh mÏ, ®−îc sö
dông víi nhiÒu môc ®Ých kh¸c nhau, ph¹m vi ngµy cµng më réng vµ
trë thµnh ngµnh kü thuËt v« cïng quan träng, kh«ng thÓ thiÕu ®−îc
trong ®êi sèng vµ kü thuËt cña tÊt c¶ c¸c n−íc.
D−íi ®©y chóng t«i tr×nh bµy mét sè øng dông phæ biÕn nhÊt cña kü
thuËt l¹nh hiÖn nay.
1.1 øng dông trong ngµnh chÕ biÕn vµ b¶o qu¶n
thùc phÈm
1.1.1 T¸c dông cña nhiÖt ®é thÊp ®èi víi thùc phÈm
N¨m 1745 nhµ b¸c häc Nga L«m«n«xèp trong mét luËn ¸n næi
tiÕng “Bµn vÒ nguyªn nh©n cña nãng vµ l¹nh“ ®· cho r»ng: Nh÷ng qu¸
tr×nh sèng vµ thèi röa diÔn ra nhanh h¬n do nhiÖt ®é cao vµ k×m h·m
chËm l¹i do nhiÖt ®é thÊp.
ThËt vËy, biÕn ®æi cña thùc phÈm t¨ng nhanh ë nhiÖt ®é 40÷50oC v×
ë nhiÖt ®é nµy rÊt thÝch hîp cho ho¹t ho¸ cña men ph©n gi¶i (enzim)
cña b¶n th©n thùc phÈm vµ vi sinh vËt.
ë nhiÖt ®é thÊp c¸c ph¶n øng ho¸ sinh trong thùc phÈm bÞ øc chÕ.
Trong ph¹m vi nhiÖt ®é b×nh th−êng cø gi¶m 10oC th× tèc ®é ph¶n øng
gi¶m xuèng 1/2 ®Õn 1/3 lÇn.
NhiÖt ®é thÊp t¸c dông ®Õn ho¹t ®éng cña c¸c men ph©n gi¶i nh−ng
kh«ng tiªu diÖt ®−îc chóng. NhiÖt ®é xuèng d−íi 0oC, phÇn lín ho¹t
®éng cña enzim bÞ ®×nh chØ. Tuy nhiªn mét sè men nh− lipaza, trypsin,
catalaza ë nhiÖt ®é -191oC còng kh«ng bÞ ph¸ huû. NhiÖt ®é cµng thÊp
kh¶ n¨ng ph©n gi¶i gi¶m, vÝ dô men lipaza ph©n gi¶i mì.
3
- Khi nhiÖt ®é gi¶m th× ho¹t ®éng sèng cña tÕ bµo gi¶m lµ do:
- CÊu tróc tÕ bµo bÞ co rót
- §é nhít dÞch tÕ bµo t¨ng
- Sù khuyÕch t¸n n−íc vµ c¸c chÊt tan cña tÕ bµo gi¶m.
- Ho¹t tÝnh cña enzim cã trong tÕ bµo gi¶m.
B¶ng 1-1: Kh¶ n¨ng ph©n gi¶i phô thuéc nhiÖt ®é
NhiÖt ®é, oC 40 10 0 -10
Kh¶ n¨ng ph©n gi¶i, % 11,9 3,89 2,26 0,70
C¸c tÕ bµo thùc vËt cã cÊu tróc ®¬n gi¶n, ho¹t ®éng sèng cã thÓ
®éc lËp víi c¬ thÓ sèng. V× vËy kh¶ n¨ng chÞu l¹nh cao, ®a sè tÕ bµo
thùc vËt kh«ng bÞ chÕt khi n−íc trong nã ch−a ®ãng b¨ng.
TÕ bµo ®éng vËt cã cÊu tróc vµ ho¹t ®éng sèng phøc t¹p, g¾n liÒn
víi c¬ thÓ sèng. V× vËy kh¶ n¨ng chÞu l¹nh kÐm h¬n. §a sè tÕ bµo
®éng vËt chÕt khi nhiÖt ®é gi¶m xuèng d−íi 4oC so víi th©n nhiÖt b×nh
th−êng cña nã. TÕ bµo ®éng vËt chÕt lµ do chñ yÕu ®é nhít t¨ng vµ sù
ph©n líp cña c¸c chÊt tan trong c¬ thÓ.
Mét sè loµi ®éng vËt cã kh¶ n¨ng tù ®iÒu chØnh ho¹t ®éng sèng
khi nhiÖt ®é gi¶m, c¬ thÓ gi¶m c¸c ho¹t ®éng sèng ®Õn møc nhu cÇu
b×nh th−êng cña ®iÒu kiÖn m«i tr−êng trong mét kho¶ng thêi gian nhÊt
®Þnh. Khi t¨ng nhiÖt ®é, ho¹t ®éng sèng cña chóng phôc håi, ®iÒu nµy
®−îc øng dông trong vËn chuyÓn ®éng vËt ®Æc biÖt lµ thuû s¶n ë d¹ng
t−¬i sèng, ®¶m b¶o chÊt l−îng tèt vµ gi¶m chi phÝ vËn chuyÓn.
* ¶nh h−ëng cña l¹nh ®èi víi vi sinh vËt.
- Kh¶ n¨ng chÞu l¹nh cña mçi loµi vi sinh vËt cã kh¸c nhau. Mét sè
loµi chÕt ë nhiÖt ®é 20÷0oC. Tuy nhiªn mét sè kh¸c chÞu ë nhiÖt ®é
thÊp h¬n.
Khi nhiÖt ®é h¹ xuèng thÊp n−íc trong tÕ bµo vi sinh vËt ®«ng ®Æc
lµm vì mµng tÕ bµo sinh vËt. MÆt kh¸c nhiÖt ®é thÊp, n−íc ®ãng b¨ng
lµm mÊt m«i tr−êng khuyÕch t¸n chÊt tan, g©y biÕn tÝnh cña n−íc lµm
cho vi sinh vËt chÕt.
Trong tù nhiªn cã 3 lo¹i vi sinh vËt th−êng ph¸t triÓn theo chÕ ®é
nhiÖt riªng
4
- B¶ng 1-2: ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®Õn vi sinh vËt
Vi khuÈn NhiÖt ®é NhiÖt ®é NhiÖt ®é
thÊp nhÊt thÝch hîp nhÊt cao nhÊt
15 ÷ 20oC
0oC 30oC
- Vi khuÈn −a l¹nh
(Psychrophiles)
10 ÷ 20oC 45oC
20 ÷ 40oC
- Vi khuÈn −a Êm
(Mesophiles)
50 ÷ 70oC
40 ÷ 90oC
- Vi khuÈn −a nãng 50 ÷ 55oC
(Thermopphiles)
NÊm mèc chÞu ®ùng l¹nh tèt h¬n, nh−ng ë nhiÖt ®é -10oC hÇu hÕt
ngõng ho¹t ®éng ngoµi trõ c¸c loµi Mucor, Rhizopus, Penicellium. §Ó
ng¨n ngõa mèc ph¶i duy tr× nhiÖt ®é d−íi -15oC. C¸c loµi nÊm cã thÓ
sèng ë n¬i khan n−íc nh−ng tèi thiÓu ph¶i ®¹t 15%. ë nhiÖt ®é -18oC,
86% l−îng n−íc ®ãng b¨ng, cßn l¹i 14% kh«ng ®ñ cho vi sinh vËt ph¸t
triÓn.
V× vËy ®Ó b¶o qu¶n thùc phÈm l©u dµi cÇn duy tr× nhiÖt ®é kho l¹nh
Ýt nhÊt -18oC.
§Ó b¶o qu¶ thùc phÈm ng−êi ta cã thÓ thùc hiÖn nhiÒu c¸ch nh−:
Ph¬i, sÊy kh«, ®ãng hép vµ b¶o qu¶n l¹nh. Tuy nhiªn ph−¬ng ph¸p b¶o
qu¶ l¹nh tá ra cã −u ®iÓm næi bËt v×:
- HÇu hÕt thùc phÈm, n«ng s¶n ®Òu thÝch hîp ®èi víi ph−¬ng ph¸p
nµy.
- ViÖc thùc hiÖn b¶o qu¶n nhanh chãng vµ rÊt h÷u hiÖu phï hîp víi
tÝnh chÊt mïa vô cña nhiÒu lo¹i thùc phÈm n«ng s¶n.
- B¶o tån tèi ®a c¸c thuéc tÝnh tù nhiªn cña thùc phÈm, gi÷ g×n ®−îc
h−¬ng vÞ, mµu s¾c, c¸c vi l−îng vµ dinh d−ìng trong thùc phÈm.
1.1.2 C¸c chÕ ®é xö lý l¹nh thùc phÈm
Thùc phÈm tr−íc khi ®−îc ®−a vµo c¸c kho l¹nh b¶o qu¶n, cÇn ®−îc
tiÕn hµnh xö lý l¹nh ®Ó h¹ nhiÖt ®é thùc phÈm tõ nhiÖt ®é ban ®Çu sau
khi ®¸nh b¾t, giÕt mæ xuèng nhiÖt ®é b¶o qu¶n.
Cã hai chÕ ®é xö lý l¹nh s¶n phÈm lµ xö lý l¹nh vµ xö lý l¹nh ®«ng
5
- a) Xö lý l¹nh lµ lµm l¹nh c¸c s¶n phÈm xuèng ®Õn nhiÖt ®é b¶o
qu¶n l¹nh yªu cÇu. NhiÖt ®é b¶o qu¶n nµy ph¶i n»m trªn ®iÓm ®ãng
b¨ng cña s¶n phÈm. §Æc ®iÓm lµ sau khi xö lý l¹nh, s¶n phÈm cßn
mÒm, ch−a bÞ hãa cøng do ®ãng b¨ng.
b) Xö lý l¹nh ®«ng lµ kÕt ®«ng (lµm l¹nh ®«ng) c¸c s¶n phÈm.
S¶n phÈm hoµn toµn hãa cøng do hÇu hÕt n−íc vµ dÞch trong s¶n phÈm
®· ®ãng thµnh b¨ng. NhiÖt ®é t©m s¶n phÈm ®¹t -80C, nhiÖt ®é bÒ mÆt
®¹t tõ -180C ®Õn -120C.
Xö lý l¹nh ®«ng cã hai ph−¬ng ph¸p:
a) KÕt ®«ng hai pha
Thùc phÈm nãng ®Çu tiªn ®−îc lµm l¹nh tõ 370C xuèng kho¶ng
40C sau ®ã ®−a vµo thiÕt bÞ kÕt ®«ng ®Ó nhiÖt ®é t©m khèi thùc phÈm
®¹t -80C.
b) KÕt ®«ng mét pha
Thùc phÈm cßn nãng ®−îc ®−a ngay vµo thiÕt bÞ kÕt ®«ng ®Ó h¹
nhiÖt ®é t©m khèi thùc phÈm xuèng ®¹t d−íi -80C.
KÕt ®«ng mét pha cã nhiÒu −u ®iÓm h¬n so víi kÕt ®«ng hai pha
v× tæng thêi gian cña qu¸ tr×nh gi¶m, tæn hao khèi l−îng do kh« ngãt
gi¶m nhiÒu, chi phÝ l¹nh vµ diÖn tÝch buång l¹nh còng gi¶m.
§èi víi chÕ biÕn thÞt th−êng sö dông ph−¬ng ph¸p 01 pha. §èi
víi hµng thuû s¶n do ph¶i qua kh©u chÕ biÕn vµ tÝch tr÷ trong kho chê
®«ng nªn thùc tÕ diÔn ra 2 pha.
C¸c lo¹i thùc phÈm kh¸c nhau sÏ cã chÕ ®é b¶o qu¶n (b¶ng 1-3
vµ 1-4) vµ ®«ng l¹nh thÝch hîp kh¸c nhau (b¶ng 1-5).
ë chÕ ®é b¶o qu¶n l¹nh vµ trong giai ®o¹n ®Çu cña qu¸ tr×nh kÕt
®éng hai pha, ng−êi ta ph¶i gia l¹nh s¶n phÈm. Th«ng th−êng thùc
phÈm ®−îc gia l¹nh trong m«i tr−êng kh«ng khÝ víi c¸c th«ng sè sau:
- §é Èm kh«ng khÝ trong buång: 85 ÷ 90%
- Tèc ®é kh«ng khÝ ®èi l−u tù nhiªn: 0,1 ÷ 0,2 m/s; ®èi l−u c−ìng
bøc cho phÐp 〈 0,5 m/s (kÓ c¶ rau qu¶, thÞt, c¸, trøng...).
- Giai ®o¹n ®Çu, khi nhiÖt ®é s¶n phÈm cßn cao, ng−êi ta gi÷ nhiÖt
®é kh«ng khÝ gia l¹nh thÊp h¬n nhiÖt ®é ®ãng b¨ng cña s¶n phÈm
chõng 1 ÷ 2 0C. NhiÖt ®é ®ãng b¨ng cña mét sè s¶n phÈm nh− sau: thÞt
-1,2 0C, c¸ tõ 0,6 ÷ -20C, rau qu¶ - 0,84 -4,20C. NhiÖt ®é kh«ng khÝ gia
t¨ng 20C th× thêi gian gia nhiÖt kÐo dµi thªm 5h.
6
nguon tai.lieu . vn