Báo cáo thực hành kỹ thuật thực phẩm 2 bao gồm 3 bài: sấy đối lưu, truyền nhiệt ống lồng ống và truyền nhiệt ống chùm. Mỗi bài báo cáo bao gồm cơ sở lý thuyết, dụng cụ phương pháp thí nghiệm và số liệu thực nghiệm kết quả thí nghiệm
MỤC LỤC DANH SÁCH THÀNH VIÊN .ii MỤC LỤC iii BÀI TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG TRÍCH YẾU 1.1 Mục đích thí nghiệm 1.2 Tiến hành thí nghiệm 1.3 Kết .7 LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM .7 2.1 Phương trình cân nhiệt lượng cho hai dịng lưu chất .7 2.2 Phương trình biểu diễn trình truyền nhiệt 2.3 Hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết 2.4 Hệ số cấp nhiệt 1, 2 vách ngăn dòng lưu chất DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .9 3.1 Thiết kế thí nghiệm 3.2 Phương pháp thí nghiệm KẾT QUẢ TÍNH 12 4.1 Số liệu thí nghiệm 12 4.2 Tính tốn kết .14 CÂU HỎI CHUẨN BỊ 19 PHỤ LỤC 23 6.1 Lưu lượng: .23 6.2 Tính Q1, Q2: nhiệt lượng tỏa dịng nóng nhận vào dịng lạnh: .23 6.3 Tính KL theo lý thuyết .24 i 6.4 Tính Nu 25 BÀI SẤY ĐỐI LƯU 29 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM .29 LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM .29 2.1 Định nghĩa 29 2.2 Đặc trưng trình sấy 29 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy 29 2.4 Tác nhân sấy 30 2.5 Động lực trình sấy 30 2.6 Các dạng liên kết ẩm .31 2.7 Xác định tốc độ sấy theo cân nhiệt trình sấy 32 2.8 Phương trình động học trình sấy 33 2.9 Lượng nhiệt cấp cho vật liệu giai đoạn sấy giảm tốc (q2).34 2.10 Lượng nhiệt cấp cho vật liệu giai đoạn sấy đẳng tốc(q1)35 2.11 Cường độ trao đổi nhiệt 36 2.12 Đường cong sấy đường cong tốc độ sấy 36 2.13 Các giai đoạn trình sấy 38 2.14 Thời gian sấy vật liệu .39 DỤNG CỤ – THIẾT BỊ & VẬT LIỆU SẤY 40 3.1 Dụng cụ – thiết bị: 40 3.2 Vật liệu sấy: gồm giấy lọc gấp đôi, ghép từ tờ giấy lọc .40 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 40 4.1 Quan sát hệ thống: 40 4.2 Chuẩn bị thí nghiệm: 41 4.3 Khởi động hệ thống 42 4.4 Tiến hành chế độ thí nghiệm .42 ii 4.5 Một số lưu ý trình vận hành hệ thống sấy .43 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 44 TÍNH TỐN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM .46 6.1 Chế độ sấy 40°C 46 6.2 Chế độ sấy 50°C 48 6.3 Chế độ sấy 60°C 50 BÀN LUẬN .51 TRÀ LỜI CÂU HỎI CHUẨN BỊ 52 PHỤ LỤC 62 9.1 Tính tốn thơng số bảng 2: 62 9.2 Tính tốn thơng số bảng 3: 62 9.3 Dựng đường cong sấy U =fττ : 63 9.4 Dựng đường cong tốc độ sấy N=fτU : 64 9.5 Tính tốn giá trị bảng 4: 64 9.6 Tính tốn giá trị bảng 5: 65 9.7 Tính tốn giá trị bảng 6: 65 9.8 Tính tốn giá trị bảng 7: 66 BÀI TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM 67 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM .67 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 67 2.1 Phương trình cân nhiệt lượng cho hai dòng lưu chất .68 2.2 Phương trình biểu diễn trình truyền nhiệt 68 2.3 Hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết 68 2.4 Hệ số cấp nhiệt α1, α2 vách ngăn dòng lưu chất 69 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .69 3.1 Thiết bị thí nghiệm 69 iii 3.2 Phương pháp thí nghiệm 69 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 73 CÂU HỎI CHUẨN BỊ 80 PHỤ LỤC 84 6.1 Lưu lượng khối: .84 6.2 Tính QN,QL: nhiệt lượng tảo dóng nóng nhận vào dòng lạnh: .84 6.3 Tính hệ số truyền nhiệt thực nghiệm .84 6.4 Tính KL theo lý thuyết .85 6.5 Tính Nu 86 iv BÀI TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG TRÍCH YẾU 1.1 Mục đích thí nghiệm Làm quen với thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống, dụng cụ đo nhiệt độ lưu lượng lưu chất Xác định hệ số truyền nhiệt q trình truyền nhiệt dịng lạnh, nóng, qua vách kim loại, chế độ chảy khác Thiết lập cân nhiệt lượng 1.2 Tiến hành thí nghiệm Tiến hành thí nghiệm với chế độ dịng chảy khác nhau, với thí nghiệm ta cố định lưu lượng dịng nóng đo nhiệt độ nó, thay đổi lưu lượng dịng lạnh ứng với giá trị lưu lượng ta đo nhiệt độ chúng 1.3 Kết Với thí nghiệm, ta đo lưu lượng nhiệt độ dịng nóng dịng lạnh, từ tính nhiệt lượng trao đổi, tổn thất nhiệt Xác định chuẩn số Re, Nu, Pr, tính hệ số truyền nhiệt dài theo thực nghiệm theo lý thuyết, dựng đồ thị K1, K1* theo Re LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM Truyền nhiệt thiết bị dạng ống lồng ống truyền nhiệt phức tạp hai lưu chất ngăn cách Phương thức truyền nhiệt đối lưu nhiệt từ vách ngăn đến lưu chất (ngược lại) dẫn nhiệt qua thành ống kim loại 2.1 Phương trình cân nhiệt lượng cho hai dòng lưu chất Q=G1 C1 ( t v 1−t r )=G2 C2 ( t r 2−t v ) ,W Trong : G1, G2 : lưu lượng dịng nóng dịng lạnh, kg/s C1, C2 : nhiệt dung riêng trung bình dịng nóng dòng lạnh, J/kg.K tv1, tr1 : nhiệt độ vào dịng nóng, °C tv2, tr2 : nhiệt độ vào dòng lạnh, °C 2.2 Phương trình biểu diễn trình truyền nhiệt Q=K L ∆ t log L Với: L : chiều dài ống, m KL: hệ số truyền nhiệt dài, W/m.°C ∆tlog: chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit, °C ∆ t log = ∆ t l−∆ t n ∆t ln l ∆ tn 2.3 Hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết K L= π d rb 1 ng + ln + +∑ α d tr λ d tr α d ng db Trong đó: dng, dtr : Đường kính ngồi ống truyền nhiệt, m λ: Hệ số dẫn nhiệt ống, W/m.K rb : Nhiệt trở lớp cáu db : Đường kính lớp cáu, m 2.4 Hệ số cấp nhiệt 1, 2 vách ngăn dòng lưu chất Nu= A ℜm Prn Pr Pr t 0.25 ( ) εi εr Các hệ số A, n, m, εl, εR, hệ số thực nghiệm, tùy thuộc vào yếu tố sau: Chế độ chảy dòng lưu chất Sự tương quan dòng chảy bề mặt truyền nhiệt Đặc điểm bề mặt truyền nhiệt (độ nhám, hình dạng…) DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 Thiết kế thí nghiệm Hệ thống thiết bị thí nghiệm sau: Loại ống lồng ống đơn giản, lưu chất chảy dọc bề mặt ngồi ống Hai dịng chảy có phương song song với nhau, đoạn ống, đoạn 1m Bơm nước lạnh công suất 0,5 hp Bơm nước nóng cơng suất hp Hệ thống có thùng chứa nước (thùng chứa nước nóng thùng chứa nước lạnh) Dụng cụ xác định lưu lượng dịng nóng dòng lạnh Hệ thống cảm biến nhiệt độ ghi nhận nhiệt độ dịng nóng dịng lạnh đầu vào đầu Kiểu ống Ống chất liệu inox 304 Đường kính (mm) Ống Ống ngồi Φ19/21 ϕ40/42 Chiều dài 1000*4 3.2 Phương pháp thí nghiệm a) Chuẩn bị Làm quen với hệ thống thiết bị, tìm hiểu van tác dụng Làm quen với thiết bị đo nhiệt độ, vị trí cách điều chỉnh cơng tắc đo nhiệt độ Làm quen với thiết bị đo lưu lượng cách điều chỉnh lưu lượng Xác định đại lượng cần đo Đo lưu lượng dịng nóng, dịng lạnh, nhiệt độ vị trí cần thiết Lập bảng kết đo b) Nội dung thí nghiệm Nắm vững thao tác vận hành thiết bị Nắm vững nguyên lý hoạt động thiết bị Ghi nhận thông số ban đầu: kích thước, tính chất vật lý dịng nóng dòng lạnh, tham số nhiệt độ Vận hành, ghi nhận thơng số thu nhận từ thí nghiệm Tính tốn: Tổn thất lượng hệ thống, hệ số truyền nhiệt bề mặt cho phía, hệ số truyền nhiệt lý thuyết thực tế c) Sơ đồ ngun lý Trong đó: V1-8: kí hiệu van Tlv, Tnv, Tlr, Tnr: Cảm biến nhiệt độ dòng nóng dịng lạnh đầu vào đầu d) Trình tự thí nghiệm - Kiểm tra nước thùng chứa (vệ sinh đổ đầy nước) - Mở cầu dao nguồn, bật công tắc nguồn hộp điều khiển lên - Bật công tắc gia nhiệt lên - Sau nhiệt độ nước đạt 70 °C cơng tắc gia nhiệt tự động ngắt, lúc bắt đầu làm thí nghiệm - Mở van 1, 2, 3, 4, 5, khóa van cịn lại (xuôi chiều), mở van 1, 2, 3, 4, 6, khóa van cịn lại (ngược chiều) Bật cơng tắt khởi động bơm dịng nóng dịng lạnh Bơm ly tâm hoạt động bơm nước tuần hoàn - Chỉnh van để điều chỉnh lưu lượng dịng nóng chỉnh van để điều chỉnh lựa lượng dòng lạnh theo yêu cầu Chỉ số lựa lượng đọc lưu lượng kế - Chờ khoảng phút, cho nước tuần hồn ổn định đọc kết đồng hồ hiển thị tương ứng với nhiệt độ nóng vào, nóng nhiệt độ lạnh vào lạnh - Sau đo xong tất thông số cần thiết, tắt công tắc gia nhiệt, tiếp thep tắt bơm KẾT QUẢ TÍNH 4.1 Số liệu thí nghiệm Bảng 1.1: Kết thí nghiệm trường hợp xi chiều St t Q1 (l/ph) Q2 (l/ph) Lần Lần tnv (°C) tnr (°C) tlv (°C) tlr (°C) tnv (°C) tnr (°C) tlv (°C) tlr (°C) 67 60 31 39 66 61 34 42 68 60 32 39 68 62 35 41 68 59 34 38 69 60 36 41 69 59 35 39 68 60 37 41 69 63 36 45 69 66 38 48 69 64 36 44 69 66 39 46 69 63 37 43 70 65 40 46 8 69 63 39 44 70 64 40 46 66 65 34 44 68 66 35 45 68 65 35 43 69 66 36 44 68 65 37 43 69 65 37 44 12 69 64 37 43 69 64 39 44 13 69 67 39 48 70 67 40 49 69 68 39 48 70 68 40 48 69 67 40 47 70 67 41 48 69 66 41 47 70 67 43 49 10 11 14 15 16 6 10