(Luận văn thạc sĩ) mô phỏng quá trình truyền nhiệt cấp đông cá ngừ trong tủ lạnh ba sao ( 18°c)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ THÀNH NIÊN MƠ PHỎNG Q TRÌNH TRUYỀN NHIỆT CẤP ÐÔNG CÁ NGỪ TRONG TỦ LẠNH BA SAO (-180C) NGÀNH: KỸ THUẬT NHIỆT – 60520115 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ THÀNH NIÊN MƠ PHỎNG Q TRÌNH TRUYỀN NHIỆT CẤP ĐÔNG CÁ NGỪ TRONG TỦ LẠNH BA SAO (-180C) NGÀNH: KỸ THUẬT NHIỆT – 60520115 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ THÀNH NIÊN MƠ PHỎNG Q TRÌNH TRUYỀN NHIỆT CẤP ĐƠNG CÁ NGỪ TRONG TỦ LẠNH BA SAO (-180C) NGÀNH: KỸ THUẬT NHIỆT – 60520115 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS HOÀNG AN QUỐC Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2017 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Lê Thành Niên Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 01/02/1986 Nơi sinh: Bến Tre Quê quán: Bến Tre Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 502, Đỗ Xuân Hợp, Phường Phước Bình, Quận 9, Tp.HCM Điện thoại : 0939244941 E-mail: lethanhnien010286@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 08 / 2004 đến 07 / 2006 Nơi học (trường, thành phố): Trường Kỹ Thuật Cao Thắng, Tp HCM Ngành học: Điện lạnh Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 08 / 2007 đến 08 / 2011 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học sư phạm kỹ thuật Tp HCM Ngành học: Công nghệ nhiệt – điện lạnh Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Điều khiển hệ thống lạnh từ xa qua internet Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: Bảo vệ tốt nghiệp tháng 07/2011 Trường Đại học sư phạm kỹ thuật Tp HCM Người hướng dẫn: Hoàng An Quốc III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 10/2011 đến Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Trường Cao Đẳng Kỹ Nghệ II Phụ trách khoa i LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 201… (Ký tên ghi rõ họ tên) Lê Thành Niên ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy/Cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh giảng dạy suốt thời gian học tập nghiên cứu trường Tôi xin cảm ơn q Thầy/Cơ Phịng Đào tạo sau đại học Khoa Cơ Khí Động Lực trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc chân thành Thầy PGS.TS Hồng An Quốc tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình thực luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp ủng hộ, động viên truyền cảm hứng cho tơi hồn thành tốt luận văn Lê Thành Niên iii TÓM TẮT Sự tiến khoa học, kỹ thuật đòi hỏi người kỹ sư thực đề án ngày phức tạp, đắt tiền địi hỏi độ xác, an toàn cao đạt tối ưu cao Trong ngành kỹ thuật nhiệt đòi hỏi yêu cầu Đặc biệt tính tốn thiết bị truyền nhiệt, trao đổi nhiệt cách có hiệu tối ưu Bài báo trình bày kết tính tốn truyền nhiệt cấp đông cá ngừ nhiệt độ (-180C) phương pháp mô theo phần mềm Comsol, kết thực nghiệm để kiểm chứng cho kết mô mặc định toán xác định thay đổi trường nhiệt độ thời gian cấp đông cá ngừ tủ lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ mơi trường cấp đơng, kích thước mẫu cá vận tốc gió cấp đơng Kết tính tốn lý thuyết, đo đạc thực nghiệm so sánh với nhau, tác giả nhận thấy nhiệt độ bề mặt tâm mẫu cá chế độ cấp đông khác sai số tuyệt đối khơng q 70C Từ khóa : Cấp đơng, thời gian cấp đơng, nhiệt độ cấp đông, cấp đông cá ngừ, mô truyền nhiệt iv ABSTRACT The advancement of science and engineering requires engineers to make complex, expensive projects that require the highest levels of accuracy, safety and optimization Thermal engineering also requires these requirements Especially, calculate the heat transfer equipment, heat transfer in the most effective and optimal way This paper presents the results of calculating heat transfer tuna freezing at temperature (-180C) by the software Comsol simulation, experimental results to verify the simulation results of this task default identifying changes in temperature and the time of freezing tuna in the refrigerator depends on the ambient temperature freezing, the sample size of fish and freezing wind velocity Results theoretical calculations, experimental measurements were compared with each other, the authors found that the surface temperature and the fish samples at the center of the regime different freezing absolute error not exceeding 70C Keywords: Freezing, freezing time, freezing temperatures, frozen tuna, heat transfer simulation v MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách chữ viết tắt x Danh sách bảng xi Danh sách hình xiii Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan làm lạnh cấp đông cá ngừ 1.1.1 Các nghiên cứu nước 1.1.1.1 Các nghiên cứu nước 1.1.1.2 Các nghiên cứu nước 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Nhiệm vụ, đối tượng phạm vi nghiên cứu vi 1.5 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 1.6 Hiệu giáo dục đào tạo kinh tế - xã hội Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2.1 Tổng quan mơ q trình làm lạnh cấp đơng thực phẩm 10 2.1.1 Mơ hình tốn truyền nhiệt truyền chất tổng quát 10 2.1.2 Các phương pháp giải toán truyền nhiệt khơng ổn định q trình cấp đơng 13 2.1.2.1 Phương pháp giải tích 13 2.1.2.2 Phương pháp số 17 2.2 Nhiệt dung riêng 22 2.3 Entanpy 25 2.4 Thành phần băng thực phẩm kết đông 28 2.5 Hệ số dẫn nhiệt hiệu dụng 30 2.6 Khối lượng riêng 33 2.7 Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt 34 Chương MƠ PHỎNG Q TRÌNH CẤP ĐƠNG CÁ NGỪ 36 3.1 Đặt vấn đề 36 3.2 Xây dựng mơ hình mơ q trình cấp đơng cá ngừ 36 3.2.1 Mơ tả tốn 36 vii Phụ lục Số liệu mô phỏngt, thực nghiệm chế độ Thời gian (phút) Thực nghiệm Mô Nhiệt độ bề mặt (0C) Nhiệt độ tâm (0C) Nhiệt độ tâm (0C) 26 26 26 10 19.875 25.845 25.637 20 -0.685 24.986 20.723 30 -4.483 20.584 14.473 40 -8.386 10.458 8.5757 50 -9.483 8.589 6.394 60 -10.587 7.493 5.483 70 -12.976 7.032 4.697 80 -13.582 6.549 3.695 90 -14.795 6.013 2.594 100 -15.385 5.835 1.593 110 -16.584 5.194 1.193 120 -17.679 4.945 0.158 130 -18.026 4.32 0.284 140 3.697 0.439 150 2.485 -1.496 160 2.204 -1.796 170 1.958 -2.395 105 180 1.485 -2.869 190 1.103 -3.294 200 -2.456 -3.578 210 -3.593 -4.385 220 -4.694 -6.493 230 -6.393 -8.843 240 -8.383 -11.584 250 -10.593 -14.028 260 -11.594 -14.879 270 -12.695 -15.584 280 -12.057 -16.695 290 -13.496 -17.043 300 -13.989 -17.253 310 -14.695 -17.503 320 -14.95 -17.648 330 -15.584 -17.895 340 -16.964 -17.998 350 -17.656 360 -18.025 106 Phụ lục Số liệu mô phỏng, thực nghiệm chế độ Thời gian (phút) Thực nghiệm Mô Nhiệt độ bề mặt (0C) Nhiệt độ tâm (0C) Nhiệt độ tâm (0C) 26 26 26 10 18.834 25.946 23.542 20 -1.684 18.395 14.031 30 -5.745 9.492 5.5527 40 -10.698 4.496 -0.8076 50 -12.385 2.486 -1.7372 60 -14.046 0.486 -2.0994 70 -15.594 -1.954 -2.5142 80 -16.737 -2.594 -2.9926 90 -18.019 -2.964 -3.903 100 -3.594 -5.0436 110 -4.395 -6.1842 120 -7.439 -8.5047 130 -9.395 -11.454 140 -12.449 -13.003 150 -13.395 -14.048 160 -14.093 -16.574 170 -15.343 -17.267 107 180 -16.409 -17.591 190 -17.035 -17.718 200 -17.853 -17.846 210 -17.924 -17.909 220 -17.948 -17.937 230 -17.976 -17.965 240 -17.986 -17.98 250 -17.99 -17.986 260 -17.995 -17.992 270 -18.028 -17.996 280 -17.997 290 -17.998 300 310 108 Phụ lục 10 Số liệu mô phỏng, thực nghiệm chế độ Thời gian (phút) Thực nghiệm Mô Nhiệt độ bề mặt (0C) Nhiệt độ tâm (0C) Nhiệt độ tâm (0C) 26 26 26 10 19.576 24.594 26.053 20 -0.943 22.349 21.349 30 -3.549 18.451 14.451 40 -8.749 13.784 8.162 50 -10.695 7.394 3.3691 60 -11.792 4.694 0.2861 70 -14.389 0.493 -1.1996 80 -15.483 -1.264 -1.7562 90 -16.029 -1.503 -2.0587 100 -1.704 -2.3032 110 -1.9405 -2.5453 120 -2.268 -2.7898 130 -4.269 -3.0542 140 -4.982 -3.3545 150 -5.267 -3.702 160 -5.569 -4.0845 170 -6.293 -4.4921 109 180 -6.832 -4.9181 190 -7.324 -5.3638 200 -7.839 -5.8844 210 -8.247 -6.4669 220 -8.432 -7.1254 230 -9.483 -8.7928 240 -10.854 -12.449 250 -12.495 -14.018 260 -13.983 270 -14.097 110 Phụ lục 11 Số liệu mô phỏng, thực nghiệm chế độ Thời gian (phút) Thực nghiệm Mô Nhiệt độ bề mặt (0C) Nhiệt độ tâm (0C) Nhiệt độ tâm (0C) 26 26 26 10 19.576 25.93 26.593 20 -1.943 21.493 21.4 30 -4.254 15.485 14.473 40 -8.584 10.475 9.945 50 -10.694 3.758 3.693 60 -11.674 0.864 1.935 70 -14.089 -1.68 1.053 80 -2.295 -0.385 90 -2.385 -1.684 100 -2.957 -2.103 110 -3.201 -2.324 120 -3.406 -2.458 130 -3.954 -2.985 140 -4.069 -3.035 150 -4.863 -3.557 160 -5.025 -3.694 170 -5.395 -3.826 180 -5.504 -3.903 190 -5.905 -4.034 200 -6.784 -4.1608 210 -6.956 -5.843 111 220 -7.204 -6.591 230 -7.589 -7.832 240 -7.954 -10.338 250 -9.579 -11.697 260 -12.694 -12.689 270 -13.921 -13.287 280 -14.058 -13.685 290 -13.979 112 BÀI BÁO : 113 114 115 116 117 118 ... đến q trình cấp đơng cá ngừ tủ lạnh ba 1.4.2 Đối tượng nghiên cứu  Q trình truyền nhiệt cấp đơng cá ngừ  Tủ lạnh ba 1.4.3 Phạm vi nghiên cứu Q trình truyền nhiệt cấp đơng cá ngừ tủ lạnh ba (- 180C),... nghiên cứu 1.4.1 Nhiệm vụ đề tài  Mơ q trình truyền nhiệt cấp đông cá ngừ tủ lạnh ba  Kiểm tra, so sánh kết mô q trình truyền nhiệt cấp đơng cá ngừ tủ lạnh ba với kết thực nghiệm Từ đó, tác giả... thấy q trình cấp đơng thực phẩm cho sản phẩm thủy sản trở nên cấp thiết, đặc biệt cá ngừ chưa có nghiên cứu q trình cấp đơng cá ngừ Do đề tài “Mơ q trình truyền nhiệt cấp đông cá ngừ tủ lạnh sao? ??