Nghiên cứu ứng dụng công nghệ làm lạnh chân không trong việc bảo quản bắp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ THIỆN MỸ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LÀM LẠNH CHÂN KHÔNG TRONG VIỆC BẢO QUẢN BẮP Chuyên ngành : KỸ THUẬT NHIỆT Mã số : 60.52.80 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG NĂM 2014 i CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hƣớng dẫn khoa học : TS NGUYỄN THẾ BẢO (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : TS HÀ ANH TÙNG (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : TS NGUYỄN VĂN TUYÊN (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 15 tháng năm 2014 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) GS.TS LÊ CHÍ HIỆP – CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS HOÀNG AN QUỐC – THƢ KÝ, ỦY VIÊN TS HÀ ANH TÙNG – PHẢN BIỆN TS NGUYỄN VĂN TUYÊN – PHẢN BIỆN TS NGUYỄN THẾ BẢO – ỦY VIÊN Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trƣởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn đƣợc sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG GS.TS LÊ CHÍ HIỆP TRƢỞNG KHOA CƠ KHÍ ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: VÕ THIỆN MỸ MSHV: 11064587 Ngày, tháng, năm sinh: 08/06/1980 Nơi sinh: HCM Chuyên ngành: KỸ THUẬT NHIỆT Mã số : 60.52.80 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LÀM LẠNH CHÂN KHÔNG TRONG VIỆC BẢO QUẢN BẮP II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ làm lạnh chân khơng - Viết chƣơng trình tính tốn máy lạnh chân khơng ngơn ngữ Matlab - Thí nghiệm đo nhiệt độ tâm trái bắp theo thời gian làm lạnh chân khơng - Viết chƣơng trình mô nhiệt độ tâm trái bắp ngôn ngữ Matlab với thuật toán sai phân hữu hạn - So sánh kết tính tốn lý thuyết thực nghiệm - Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 24/6/2013 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/06/2014 V CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS NGUYỄN THẾ BẢO CÁN BỘ HƢỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) TS NGUYỄN THẾ BẢO Tp HCM, ngày tháng năm 2014 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) GS.TS LÊ CHÍ HIỆP TRƢỞNG KHOA CƠ KHÍ (Họ tên chữ ký) iii LỜI CÁM ƠN Đầu tiên, xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thế Bảo quan tâm hỗ trợ nhiều trình làm luận văn Thứ hai, xin cảm ơn quý Thầy, Cô Bộ môn Công nghệ Nhiệt Trƣờng Đại học Bách khoa Tp.HCM đóng góp ý kiến q báu giúp tơi hồn thiện q trình nghiên cứu Cuối cùng, tơi xin cảm ơn bạn bè, gia đình đồng nghiệp động viên giúp cho đề tài thành công First of all, I would like to thank you for Mr Nguyễn Thế Bảo who supported and instructed me on my thesis Secondly, thank for all of teachers of Heat Technology in University of Technology HCMC, who contributed their valuable comments for my completed research Finally thank you for friends, colleagues, family enouraging me to be sucessful in this thesis iv TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ Làm lạnh chân không phƣơng pháp làm lạnh sơ bộ, có thời gian làm lạnh nhanh (khoảng 20 tới 30 phút) Bản chất phƣơng pháp làm lạnh sản phẩm điều kiện chân khơng có khử ẩm nhờ dàn bay hệ thống lạnh Dựa mơ hình máy lạnh chân khơng đƣợc chế tạo từ kết đề tài nghiên cứu cấp Sở Khoa học Công nghệ Tp.HCM làm chủ nhiệm đề tài đƣợc nghiệm thu loại vào 20/5/2011, tiến hành nghiên cứu thử nghiệm phƣơng pháp làm lạnh chân không bắp ngô, đồng thời viết chƣơng trình mơ nhiệt độ tâm trái bắp theo thời gian ngôn ngữ Matlab với phƣơng pháp sai phân phân hữu hạn Sau đó, tơi kết hợp thử nghiệm bắp mơ hình máy lạnh chân khơng để kiểm chứng thuật tốn cho kết thành công SUMMARY OF THESIS Vacuum cooling is one of the precooling methods with rapid cooling time (about 20 to 30 minutes) The essence of this method is cooling the product in vacuum conditions due to dehumidification evaporator of the refrigeration system From the model of vacuum cooler which was created under result of the research topic for Department of Science and Technology HCMC carried out by me and it was accessed as good on 20/05/2011, it was conducted with the vacuum cooling method on Corns by me, and a program of simulation at the center of Corns was written by Matlab language with the method of finite difference Then, I combined it with the model of vacuum cooler in order to check the algorithm and the good result was given v LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ Tôi xin cam đoan kết đạt đƣợc luận văn thực viết Nếu có sai trái, tơi xin chịu trách nhiệm trƣớc pháp luật Ngày 20 tháng năm 2014 Học viên ký tên VÕ THIỆN MỸ vi MỤC LỤC Trang LỜI CÁM ƠN iii TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ iv LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ v DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU x DANH SÁCH CÁC HÌNH x DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ ĐƠN VỊ xii CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu đề tài 1.3.1 Đối tƣợng 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.4.1 Ý nghĩa khoa học 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu số phƣơng pháp bảo quản rau 2.1.1 Các vấn đề chung bảo quản rau 2.1.1.1 Tác dụng việc bảo quản nhiệt độ thấp [2] 2.1.1.2 Tác dụng việc bảo quản tách nƣớc [2] 2.1.2 Các phƣơng pháp bảo quản lạnh 2.1.2.1 Làm lạnh sản phẩm cách đối lƣu cƣỡng khơng khí (forced-air cooling) 2.1.2.2 Làm lạnh sản phẩm nƣớc lạnh (immersion hydrocooling) 2.1.2.3 Làm lạnh cách phun nƣớc lên sản phẩm (hydraircooling) 2.1.2.4 Làm lạnh chân không (vacuum cooling) 2.2 So sánh tiêu hao lƣợng số phƣơng pháp làm lạnh 12 2.3 Tình hình nghiên cứu làm lạnh chân khơng ngồi nƣớc 13 vii 2.3.1 Ngoài nƣớc 13 2.3.2 Trong nƣớc 13 2.4 Tính cấp thiết đề tài 13 2.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 14 2.5.1 Phƣơng pháp toán học 14 2.5.2 Phƣơng pháp thực nghiệm 14 CHƢƠNG 15 CƠ SỞ TÍNH TỐN MÁY LẠNH CHÂN KHƠNG 15 3.1 Tính tốn bơm chân không [9] 15 3.2 Tính phụ tải lạnh [10] 16 3.3 Tính tốn chu trình lạnh cấp dùng R22 [10] 17 3.4 Tính tốn diện tích truyền nhiệt dàn lạnh [11] 18 CHƢƠNG 22 VIẾT CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TỐN MÁY LẠNH CHÂN KHÔNG BẰNG MATLAB 22 4.1 Sơ đồ khối 22 4.1.1 Sơ đồ khối tính tốn bơm chân khơng 22 4.1.2 Sơ đồ khối tính phụ tải lạnh 23 4.1.3 Sơ đồ khối tính tốn chu trình lạnh cấp dùng R22 23 4.1.4 Sơ đồ khối tính tốn diện tích truyền nhiệt dàn lạnh 24 4.2 Lập giao diện chƣơng trình 26 4.2.1 Giao diện tính tốn bơm chân không 26 4.2.2 Giao diện tính phụ tải lạnh 26 4.2.3 Giao diện tính tốn chu trình lạnh cấp dùng R22 27 4.2.4 Giao diện tính tốn diện tích truyền nhiệt dàn lạnh 27 4.2.5 Giao diện chƣơng trình 28 CHƢƠNG : MƠ HÌNH MÁY LẠNH CHÂN KHƠNG 29 5.1 Kết tính tốn từ chƣơng trình Matlab 29 5.1.1 Kết tính tốn bơm chân khơng 29 5.1.2 Kết tính phụ tải lạnh 30 viii 5.1.3 Kết tính tốn chu trình lạnh cấp dùng R22 30 5.1.4 Kết tính tốn diện tích truyền nhiệt dàn lạnh 30 5.2 Mơ hình máy lạnh chân khơng 31 5.3 Kết thử nghiệm bắp mơ hình máy lạnh chân không 36 5.3.1 Các dụng cụ đo 36 5.3.1.1 Nhiệt kế 36 5.3.1.2 Ẩm kế: 37 5.3.1.3 Cân 37 5.3.2 Kết thí nghiệm bắp mơ hình 38 CHƢƠNG 42 MÔ PHỎNG NHIỆT ĐỘ BẮP THEO THỜI GIAN 42 6.1 Cơ sở lý thuyết 42 6.1.1 Phƣơng trình truyền nhiệt 42 6.1.2 Các điều kiện biên 49 6.1.3 Lƣợng nhiệt hóa 49 6.1.4 Các phƣơng trình liên quan đến áp suất khí buồng chân khơng 50 6.2 Sơ đồ khối tính tốn 51 6.3 Chƣơng trình mơ nhiệt độ tâm trái bắp 51 6.4 So sánh kết từ mô thực tế khảo sát 53 CHƢƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 7.1 Kết luận 57 7.2 Kiến nghị 57 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 62 Phụ lục 1: Hàm làm tròn số thứ n sau dấu phẩy 62 Phụ lục 2: Hàm tra thông số vật lý khơng khí khơ 62 Phụ lục 3: Hàm tính tốn thơng số khơng khí ẩm 62 Phụ lục 4: Hàm tra thông số bão hòa R22 63 Phụ lục 5: Hàm tra thông số nhiệt R22 66 ix Phụ lục 6: Hàm tính tốn hệ số tỏa nhiệt đối lƣu khơng khí 88 Phụ lục 7: Hàm tính tốn chu trình lạnh cấp dùng gas R22 88 Phụ lục 8: Mã code giao diện tính tốn bơm chân không 89 Phụ lục 9: Mã code giao diện tính tốn phụ tải lạnh 92 Phụ lục 10: Mã code giao diện tính tốn chu trình lạnh cấp dùng R22 .95 Phụ lục 11: Mã code giao diện tính tốn diện tích truyền nhiệt dàn lạnh .98 Phụ lục 12: Mã code giao diện chƣơng trình 105 PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 107 ... TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LÀM LẠNH CHÂN KHÔNG TRONG VIỆC BẢO QUẢN BẮP II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu ứng dụng công nghệ làm lạnh chân khơng - Viết chƣơng trình tính tốn máy lạnh chân. .. ? ?Nghiên cứu ứng dụng công nghệ làm lạnh chân không việc bảo quản bắp? ?? 1.2 Mục tiêu đề tài Tìm hiểu khả ứng dụng cơng nghệ làm lạnh chân không việc bảo quản rau Viết chƣơng trình tính tốn máy lạnh. .. lạnh chân khơng Matlab Thử nghiệm công nghệ làm lạnh chân không để làm lạnh bắp ngơ Lập mơ hình tốn nhằm mơ nhiệt độ tâm trái bắp theo thời gian làm lạnh chân không 1.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu