0

Mô phỏng quá trình cấp đông thịt heo nửa con bằng ansys

95 2 0
  • Mô phỏng quá trình cấp đông thịt heo nửa con bằng ansys

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 12/05/2022, 10:54

GIA TP HCM BÁCH KHOA CON TP CHÍ MINH, tháng 01 2022 i BÁCH KHOA Cán - HCM khoa Cán 1: Cán 2: PGS TS LÊ ANH KIÊN Bách Khoa, Ngày 23 tháng 01 HCM 2022 Thành giá PGS TS 1: 2: PGS TS LÊ ANH KIÊN viên: ký: Xác ngành sau QUANG LONG giá LV lý chuyên có) KHOA PGS TS Khoa HĨA ii GIA TP HCM HỊA XÃ BÁCH KHOA tên - - phúc viên: MSHV: 1970266 Ngày, tháng, sinh: 20/06/1983 Chuyên ngành: Mã I TÊN Hóa 8520301 TÀI: Tên uá Tên II Simulation pork half carcass freezing by using Ansys Fluent VÀ DUNG: - - Ansys-Fluent So sánh, III NGÀY GIAO IV NGÀY HOÀN THÀNH 21/06/2020 15/12/2021 iii V CÁN TP HCM, ngày 10 tháng 03 CÁN CÁN TS MÔN KHOA GS TS PHAN THANH 2022 iv chun ngành giúp q trình Hóa q trình tơi hồn thành Q trình - công Xin chân thành n! Tác , v TÓM Ansys Fluent -18o thi ABSTRACT This article presents the results of pork half carcass freezing time by CFD Frozen pork half carcass is the process of heat conduction with phase change including heat and mass transfer occur simultaneously At the freezing point, the physical thermal properties of the product change dramatically Using Ansys Fluent software to simulate the process, determine the time when the center of products reach -18oC Error of simulating and experimental freezing time are 4% Based on simulation results assessing the effects of temperature and airflow velocity on freezing time, the data can be used to optimize operating conditions and the design of frozen pork half carcass storage vi nghi hoàn toàn trung x ii iv TÓM v vi xiii xv .1 1.3.1 Nghiên c c 1.3.2 Nghiên c u th gi i 1.3.3 M tài NG QUAN 2.1.1 C 2.1.2 C p xúc 10 2.1.3 C p xúc 10 2.1.4 Nh ng bi 2.1.5 Các y u t 2.2 S bi i c a th t trình c n ch 10 ng th t 13 i tính ch t v t li u trình c ns q trình tính tốn, mơ ph ng 14 xi 2.3 Quá trình k 16 2.3.1 Các thành ph 2.3.2 D c th c ph m 17 c ph m k 17 19 .19 3.1 Thông s v t lý 19 3.1.2 Nhi t dung riêng 19 3.1.3 Enthalpy 23 3.1.4 H s d n nhi t 25 3.1.5 Kh ng riêng 29 3.2 Xây d ng mơ hình .30 3.2.1 T ng quan: 30 .35 35 c th i gian Time step 36 37 37 39 39 3.3.2 c tính nhi t c a nguyên li u dịng khí 39 .41 3.4.1 Q trình mơ ph ng 41 42 48 xii 48 49 52 .52 53 4.2.1 Phân b v n t c dòng ch y 54 4.2.2 Phân b nhi theo th i gian 57 4.2.3 Phân b nhi theo không gian 59 4.2.4 S phân b nhi bên v t th 60 61 61 4.3.2 K t qu mô ph ng 64 67 4.4.1 ng v n t 4.4.2 ng nhi n th i gian c c t mô ph ng 71 n th i gian c c t mô ph ng 71 74 5.1 K t lu n: 74 5.2 Ki n ngh : 74 76 77 RÍCH NGANG 82 68 thông s nhi t dung riêng, enthalpy kh ng riêng có sai s l n làm nh n q trình mơ ph ng -37.5oC 5.0m/s Hình 34 7.60 15.60 11.70 8.66 15.40 11.89 7.70 15.28 12.56 7.8 15.01 11.25 9.02 14.2 11.8 8.05 14.9 12.35 69 70 23 21 19 17 15 -35 13 -37.5 -40 11 5 Hình 35 Th i gian c n ph m ch u ng b i y u t nhi t c dịng khí l nh Quá trình kh o sát b ng th c nghi m mô ph b ng hình Tùy theo ch , vân c th hi n làm l nh khác nhau, y u t s có m c t p, khơng n tính Các giá tr c ghi nh n t i tâm s n ph m (B) v i m u v trí phân b khác kho 71 4.4.1 ng v n t n th i gian c V n t c dịng khí th c t mơ ph ng ng r t l n q trình c công th c (56), v n t c t l thu n theo c p s truy n nhi Nhi a hai pha ch u s t i tâm s n ph m s n ph m Theo n h s c p nhi t Q trình ng t nhân t h s c p nhi t c quy nh b i y u t ng th i k t h p v i h s d n nhi t c a v t li u S li u t th c nghi m mô ph ng cho có gi m c a th im m nhi Dịng khí t khác thay c cung c p t dàn l u ch ghi nh n k t qu n t c dịng khí t 2,5 m/s lên 5,0 m/s, th i gian c 5, n t c 5, n 7,5 m/s, th i gian gi 2,5h T l gi a th i gian c n t c dịng khí l (Hình 25) Có th th m kho ng ng ng gi m d n n t c dòng, th i gian c gi m th i gian c t th p s l t cao Quan h gi a th i gian v n t c dịng khí: 4.4.2 -35oC = 0.408 - 6.3 + 34.3 -37.5oC = 0.224 - + 26.4 -40oC = 0.272 - 4.24 + 24.9 ng nhi Nhi ghi nh n liên t n th i gian c th c t mô ph ng y u t then ch t trình c ut kh Có th th y t l gi a bi n thiên th i gian c ng gi u, g n tính theo (hình 26) n thiên nhi c 72 v n t c 2,5 m/s, v trí 2,5,8 th i gian gi m kho ng 5,2h h t -35oC - xu ng -37,5 oC Và h ti p nhi ch v n t c 7, xu ng -40oC, th i gian gi m kho ng 2h i nhi th i gian gi m th p nh t so v i khác, kho ng 0,5h - 2,5 m/s, kho ng th i gian gi nh t, kho ng 3,1h t -35oC xu ng -37,5oC yr gian c a nhi av nt 73 25 2,5 m/s 5.0 m/s 20 7.5 m/s 15 10 -40 -39 -38 -37 -36 -35 oC) Hình 36 Quan h gi a th i gian nhi dịng khí dịng khí: =2,5 m/s t = 0.152t2 + 12.46t + 271 =5 m/s t = -0.032t2 - 1.92t - 15.2 =7,5 m/s t = 0.016t2 + 1.52t + 43.6 -34 74 VÀ 5.1 K t lu n: Quá trình c nhi u ch nhi c mô ph ng ph n m m Ansys Fluent v i v n t c khác Các k t qu tính tốn ph n m m so v i k t qu th c nghi u ki bình 4,0% C ct px truy n kh i, có s bi ph n, d l ch chu i gian trung ng th i trình truy n nhi t i pha V i tính ch t v t li n giá tr v t lý nhi ng nh t v thành ng riêng, h s d n nhi t, nhi t Nên sai s gi a mô ph ng th c nghi m trung th ch p nh c c th c hi ih c Bách Khoa Tp HCM V i k t qu ch ng c t q trình mơ ph ng th c nghi m ki m ngu n d li có th s d ng tính tốn cho u ki n 5.2 Ki n ngh : V i th giá ki n ngh - u ki n nghiên c u, th c nghi m h n ch , nên tác nghiên c Nên nghiên c u c c ti p n i t n b sung n i dung sau: b ph n, chi ti t nh is ng nh t tránh sai s v tính ch t nhi t v t lý c a s n ph m - S d ng thi t b c thi t b t - Nên làm thêm thí nghi m v i v trí m u khác - Th c hi n kh o sát tìm sai s s d ng UDFs mô ph ng 75 35 Air 25 Sample t (°C) 15 -5 -15 -25 -35 -2 13 T i gian (hours) 37 18 23 76 CÁC CÔNG V IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, vol 947, Sci 012004, 10/2021 V 6/2021 77 [1] M S Rahman, Food Properties Handbook, 2nd Edition.CRC Press, 2008 [2] L Refrig Eng., vol 47, pp 377, 1944 [3] T Thermal Properties of foods in ASHRAE Refrigeration Handbook, I-P Edition USA: Amer Society of Heating, pp 8.1-8.30, 2002 [4] H Journal of Food Science, vol 41, no 1, pp 152, 1976 [5] B R Becker and B A Fricke property models, International Communications in Heat and Mass Transfer, vol 26, issue 5, pp 627-636, 07/1999 [6] G Tchigeov, Thermophysical processes in food refrigeration technology Moscow: Food Industry, 1979 [7] K A Fikiin, Ice content prediction methods during food freezing: A survey of the Eastern European literature Journal of Food Engineering, vol 38, pp 331 339, 1998 [8] L Riedel, The refrigeration effect required to freeze fruits and vegetables Refrigeration Engineering, vol 59, pp 670, 1951 [9] in 2006 ASHARE Handbook Refrigeration, I-P Edition USA: Amer Society of Heating, 2006 [10] H A Leniger, and W A Beverloo, Food process engineering Springer New York: Publishing Company, 08/1975 [11] S E Charm, The Fundamentals of Food Engineering, 3rd edition Westpor, Connecticut: AVI Publishing, 1978, pp 84-104, 78 [12] D R Heldmanand Singh, Food Process Engineering, 2nd Edition, New York:Van Nostrand Reinhold, 1981 [13] M S Rahman, Specific heat of selected fresh seafood Journal of Food Science Sci., vol 58, pp 522, 1993 [14] J Succar, and K Hayakawa, Empirical formulas for predicting thermal physical pioperties of food at freezing or defrosting temperature Lebenwiss Technol, vol.16, pp 326, 1983 [15] C S Chen, Thermodynamic analysis of the freezing and thawing of foods: Enthalpy and apparent specific heat Journal of Food Science, vol 50, pp 1158, 1985 [16] T R Gupta, Specific heat of Indian unleavened flat bread (chapati) at various stages of cooking Journal of Food Processing Engineering, vol.13, pp 217, 1990 [17] M S Rahman, Specific heat of selected fresh seafood Journal of Food Science, vol 58, pp 522, 1993 [18] H D Chang, and L C Tao, Correlations of enthalpies of food systems Journal of Food Science, vol 46, p 1493, 1981 [19] L Calorimetric investigation of the meat freezing process, Kaltetechnik 9, vol 2, pp 38, 1957a [20] L Riedel, Calorimetric investigation of the freezing of egg white and yolk, Kaltetechnik, vol 9, pp 342, 1957b [21] H G Schwartzberg, R P Singh, and A of foods - in Heat Transfer Advances in Food Processing, S Yanniotis, B Sunden, (Eds.), WIT Press, 2007 79 [22] Q T Pham, H K Wee, R M Kemp, and D T Lindsay, Determination of the enthalpy of foods by an adiabatic calorimeter Journal of Food Engineering, vol 21, pp.137, 1994 [23] J C Maxwell, Treatise on Electricity and Magnetism, 3rd edition Oxford, England: Clarendon Press, 1904 [24] A Eucken Allgemeine Gesetzmassigkeiten für das Warmeleitvermogen verschiedener Stoffarten und Aggregatzustande Forschung auf dem Gebiete des Ingenieurwesens, Ausgabe A, vol 11, pp 6, 1940 [25] I J Kopelman, Transient heat transfer and thermal properties in food systems Ph.D Dissertation Michigan State University, East Lansing, MI, 1966 [26] F L Levy, A modified Maxwell-Eucken equation for calculating the thermal conductivity of two-component solutions or mixtures, Int J Refrig, vol 4, pp 223, 1981 [27] R P Singh, and A G Medina, thermal properties of foods Food Properties and Computer-Aided Engineering of Food Processing Systems, E G Murakami, M R Okos, (Eds), Springger, 1989 [28] R P Singh and A G Medina, Scientific thermophysical undamentals of refrigerated processing and stored of food DSc Thesis, SPTIHP, St Pertesburg, Russia, 1992 [29] J A Evans, in Frozen food sciencs and technology, 1st Edition Bristol, UK: Blackwell Publishing Ltd 2008 [30] D technologies, Stewart Postharvest Review, vol 2, pp 1, 2006 80 [31] L NewFood Magazine (6 September 2011) [32] K Hoang, J Simon, and R Jamal, Validated numerical model of heat transfer in the forced air freezing of bulk packed whole chickens International Journal of Refrigeration, vol 118, pp 93, 2020 [33] D H Nghiên c n IQF T p chí Khoa h c công ngh th c ph m, t p 12, trang 89, 2017 [34] C S Chen, Thermodynamic Analysis of the Freezing and Thawing of Foods Ice Content and Mollier Diagram Journal of Food Science 50, vol 4, pp 1163, 1985b [35] Y Choi, and M R Okos, Effects of temperature and composition on the thermal properties of foods, Food Engineering and Process Applications, vol 1, pp 93, 1986 [36] H G Schwartzberg, Effective Heat Capacities for the Freezing and Thawing of Food, Journal of Food Science, vol 41, pp.152, 1976 [37] J Willix, and M B Harris, Local surface heat transfer coefficients on a model beef side Journal of Food Engineering Sci., vol 74, pp 561, 2006 [38] ANSYS Inc Ansys Fluent Tutorial Guide, 01, 2019 [39] A C Cleland, and R L Earle, Freezing time prediction for foods - A simplified procedure International Journal of Refrigeration, vol 5, pp 134, 1982 [40] A C Cleland, and R L Earle, Freezing time predictions for different final product temperatures, Journal of Food Science 49, vol 4, pp 1230, 1984 81 [41] Q T Pham, An approximate analytical method for predicting freezing times for rectangular blocks of food stuffs Refrigeration, vol 8, pp 3, 1985 International Journal of 82 17-19- - 09/2007: - 01/2022: TP HCM QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC: - 12/2010: - Nay: ... ng nhi t i s h tr c a ph n m m Ansys, trình th c hi n xác cao 3 phân V CFDComputational Fluid Dynamics n -CD Matlab, g Ansys Fluent vào Ansys Ansys Design Ansys Mô 1.3 Các - 1.3.1 Nghiên c c... 2.1.5 Các y u t 2.2 S bi i c a th t trình c n ch 10 ng th t 13 i tính ch t v t li u q trình c ns q trình tính tốn, mơ ph ng 14 xi 2.3 Quá trình k 16 2.3.1 Các thành... nhi t n nhi t hi n trình làm l nh c n nhi t t ng quát c a trình l ph m, ngu n nhi c c coi nhi t n chuy n pha c a thành ph n c (nhi t n chuy n pha c a thành ph n m g k ) 2.3 Quá trình k Trong th
- Xem thêm -

Xem thêm: Mô phỏng quá trình cấp đông thịt heo nửa con bằng ansys ,