- Điểm kết tinh (Tkt) đặc trưng cho bài tốn lạnh đơng, điểm nóng chảy (T nc) đặc trưng cho bài tốn đốt nóng (STH), đây là thông số trạng thái cần được
4.1.3. Xác định hệ số dẫn nhiệt của tôm sú, tôm bạc và tôm thẻ 1 Kết quả
4.1.3.1. Kết quả
Bảng 4.3b. Sự phụ thuộc hệ số dẫn nhiệt vào nhiệt độ của VLA VLA Độ ẩm (%) Mơ hình thực nghiệm, W.m-1
.K-1 Miền nhiệt độ, 0 C l = 1,67919 – 0,00085 T AB: -45 £ T < -25 l = 0,42294 – 0,04304 T + 0,00067 T2 BC: -25 £ T < -1,21 Tôm sú 74,67 l = 0,47561 + 0,00254 T CD: -1,21 £ T < 50 l = 1,47214 – 0,00261 T AB: - 45 £ T £ -25 l = 0,44154 – 0,02759 T + 0,001 T2 BC: -25 £ T < -1,18 Tôm bạc 74,21 l = 0,47843 + 0,00256 T CD: -1,18 £ T £ 45 l = 1,62442 – 0,00075 T AB: -45 £ T < -25 l = 0,4335 – 0,03695 T + 0,00081 T2 BC: -25 £ T < -1,17 Tôm thẻ 74,23 l = 0,47771 + 0,00255 T CD: -1,17 £ T £ 45
Bảng 4.3a. Số liệu thực nghiệm xác định hệ số dẫn nhiệt của VLA theo (2.4)
Tiến hành TN xác định HSDN của tôm sú, tôm bạc, tôm thẻ theo phương pháp xem ở chương 2, mục 2.3.1.2, kết quả TN đã nhận được ở bảng 4.3a, hoặc có thể xem ở PL 1 (mục 1.2 từ bảng 1.10 đến 1.18) và hình 4.5, 4.6, 4.7, sau khi xử lý số liệu TN, tìm các hệ số PTHQ, kiểm định sự có nghĩa của các hệ số PTHQ theo chuẩn Student, kiểm tra sự tương thích của PTHQ với kết quả TN theo chuẩn
Fischer đã thu được các MHT xác định HSDN của VLA ở bảng 4.3b.
4.1.3.2. Thảo luận
- Để phép đo xác định HSDN của vật liệu rắn theo phương pháp ổn định của Newton - Fourier thì theo A.V.Luikov [43] vật rắn phải có tính đồng nhất, có l = (0,05 ¸ 380) W.m-1.K-1, và L/d ³ 12,5 đối với tôm sú, tôm bạc và tơm thẻ bóc vỏ, bỏ đầu và đi, có độ ẩm tự nhiên, đây
là VLA dạng keo xốp, bão hòa ẩm và
đồng nhất, không phải vật liệu cách
nhiệt siêu dẫn nhiệt, thiết bị đo HSDN
ở hình 2.4 có L/d = 24/1,5 =16 > 12, sẽ
không vi phạm nguyên lý cơ bản của
phép đo, cho nên dữ liệu HSDN thu
được ở bảng 4.3a, với sai số của phép
đo dl= ± 3,9% (|dl|< 5%) (xem PL 7, mục 7.5) là dữ liệu có đủ độ tin cậy khi
- Kết quả ở bảng 4.3a, b và hình 4.5, 4.6, 4.7 (hoặc xem PL 12) đã cho
thấy, HSDN của tôm sú, tôm bạc và tôm thẻ thay đổi theo các quy luật khác nhau ở trong ba miền nhiệt độ khác nhau:
§ Ở đoạn AB (ẩm đã kết tinh hồn tồn) thì quan hệ giữa HSDN và nhiệt
độ là quan hệ bậc nhất: l = b0 + b1T (với b1 < 0), nguyên nhân là do ẩm trong VLA chỉ tồn tại 1 pha (chỉ ở trạng thái pha rắn), khi đó HSDN của VLA phụ thuộc vào HSDN của ẩm đóng băng (nước đá).
§ Ở đoạn BC thì HSDN của VLA khơng cịn phụ thuộc bậc 1 với nhiệt độ
nữa, mà quan hệ này là quan hệ bậc hai: l = b0 + b1T + b2T2 (xem ở hình 4.5, 4.6, 4.7). Nguyên nhân là do ẩm bên trong vật liệu tồn tại ở hai pha lỏng và rắn, sự thay
đổi đột ngột về quy luật biến thiên HSDN ở vùng nhiệt độ này là do xảy ra quá trình
chuyển pha của ẩm (từ pha lỏng chuyển sang pha rắn), vì HSDN của nước khác
nước đá, đây là nguyên nhân làm thay đổi quy luật của HSDN [102, 103, 106].
§ Ở đoạn CD thì quan hệ giữa HSDN và nhiệt độ là quan hệ bậc nhất: l =
b0 + b1T (với b1 > 0), như vậy, HSDN của VLA lại tiếp tục thay đổi quy luật từ phi tuyến tính bậc 2 sang bậc 1, nguyên nhân là do ẩm trong VLA chưa kết tinh (T >
Tkt) chỉ tồn tại ở pha lỏng, khi đó HSDN của VLA phụ thuộc vào HSDN của ẩm ở trạng thái lỏng (nước).
§ Có thể thấy rằng, sự phụ thuộc HSDN vào nhiệt độ của tôm sú, tôm bạc và tôm thẻ ở ba vùng (AB), (BC) và (CD) cùng chung các quy luật khác nhau. Vì vậy, để mơ tả quan hệ này một cách khái quát hơn (chung một đường biểu diễn), bằng cách đưa đại lượng HSDN về đại lượng HSDN không thứ nguyên như sau:
Đại lượng HSDN không thứ nguyên:
0
l l
P =
l (4.3)
Với: l (W.m-1
.K-1) - HSDN của tôm sú, tôm bạc, tôm thẻ; l0 (W.m-1.K-1) - HSDN của tôm (sú, bạc thẻ) tại T = -500C có giá trị lớn nhất trong miền khảo sát.
Từ (4.3) sử dụng số liệu TN ở bảng 4.3a tính được đại lượng HSDN khơng thứ nguyên (Õl) của tôm sú, tôm bạc và tơm thẻ. Bằng phương pháp tổng độ lệch bình phương cực tiểu và kiểm định sự có nghĩa của các hệ số PTHQ theo chuẩn Student, kiểm tra sự tương thích của PTHQ theo chuẩn Fischer đã nhận được PTHQ TN mô tả sự phụ thuộc HSDN không thứ nguyên (chung cho cả ba loại tôm) vào nhiệt độ theo 3 miền (AB), (BC) và (CD) như sau (xem hình 4.8a):
- Vùng 1 (AB): 0 0, 0009.T 0, 9612 l l P = = + l (4.4a)
- Vùng 2 (BC): 2 0 0, 0005.T - 0,0216.T 0, 2616 l l P = = + l (4.4b) - Vùng 3 (CD): 0 0, 0015.T 0, 2889 l l P = = + l (4.4c)
Như vậy, HSND ở 3 vùng được xác định: (AB): l = l0.(0,0009.T + 0,9612); (BC): l = l0.(0,0005.T2 – 0,0216.T + 0,2616); (CD): l = l0.(0,0015.T + 0,2889).
Trong đó - tơm sú: l0 = 1,7184 W.m-1.K-1; tôm bạc: l0 = 1,6001 W.m-1.K-1; tôm thẻ: l0 = 1,6596 W.m-1.K-1 tại nhiệt độ T = -500
C.
§ Sai số giữa (4.4a) so với TN tính theo (4.2b): với tơm sú là d = 100x(0,77 – 0,73127)/0,77 = 5,03%,
tương tự với tôm thẻ là 4,58%, cịn tơm
bạc là 3,23%; sai số giữa (4.4b) so với TN: với tôm sú là 4,21%; tôm thẻ là 4,61%; cịn tơm bạc là 2,64%; sai số giữa (4.4c) so với TN: với tôm sú là 5,47%; tôm thẻ là 5,09%; cịn tơm bạc là 2,16% (có thể xem hình 4.8b). Rõ ràng (4.4a), (4.4b) và (4.4c) đã mô tả một cách khái quát sự phụ thuộc
HSDN không thứ nguyên vào nhiệt độ, Hình 4.8c. Quan hệ Nhiệt độ - HSDN của VLA
Hình 4.8a. Quan hệ giữa HSDN khơng thứ ngun với nhiệt độ của ba loại tơm
Hình 4.8b. Đánh giá sai số của mơ hình tốn với TN
ứng với một giá trị nhiệt độ xác định tra trên đồ thị hình 4.8a tìm được Õl, ứng với giá trị l0 của mỗi loại tơm khác nhau sẽ tính được HSDN cho mỗi loại tơm.
§ Kết quả cho thấy, HSDN ở đoạn AB, CD phù hợp với kết luận của J.M. Marchello, A.I. Liapis “HSDN của VLA thực phẩm tuân theo quy luật bậc nhất” [47], xem hình 4.8c (bảng 1.6). Tuy nhiên, khi tiến hành TN ở khoảng nhiệt độ mà
ẩm bắt đầu kết tinh cho đến lúc kết tinh hồn tồn thì HSDN của VLA phù hợp với quan điểm của A.V.Luikov [43].
§ Ở hình 4.8c cũng cho thấy quan hệ giữa HSDN với nhiệt độ của: cà rốt (M.J. Millmanm), khoai tây (A.I. Liapis), cá thu và cá ngừ (J.M. Marchello), thịt bị và thịt heo (A.V.Luikov), lúa mì và bột nhão (Shashkov A.G) [2, 47, 52] và các lồi tơm sú, tôm bạc, tôm thẻ đều chung quy luật là quan hệ bậc 1 trong miền nhiệt độ (0 ¸ 45)0C: l = f(T) = b0 + b1T (b1 > 0), điều đó cho thấy, phương pháp xác định
HSDN của tôm sú, tôm bạc và tôm thẻ là phù hợp. Tuy nhiên, giá trị của chúng khác nhau là do giống lồi, mơi trường sống, thành phần hóa học khác nhau.