- Xác định độ co thể tích (y4, %): trên cơ sở xác định thể tích VLS ban đầu
f) Do kích thước phân tử rất bé nên có thể giả thiết rằng: hàm nhiệt độ dẫn
4.2.1. Giải MHT truyền nhiệt lạnh đông
ĐểgiảiMHT (3.19), xác định nhiệt độ bề mặt Ts = Ts(xs, ys, zs, t) và tâm Tc = Tc(xc, yc, zc, t) của VLS đã sử dụng phần mềm ANSYS 10.0, với thuật toán thực
hiện theo 6 bước (xem ở chương 3, mục 3.3.3), và thay các TSNVL của VLA (tôm sú, tôm bạc và tôm thẻ) ở bảng 4.5 và 4.6 vào MHT rồi giải và xuất ra các dữ liệu
Ts, Tc. Sau đó tính toán TLNĐB theo (3.25) bằng chương trình viết trên Matlab 7.0 và Visual basic 6.0. Xem kết quả ở PL 2 (từ bảng 2.1 đến 2.7).
Bảng 4.6. Các TSNVL của VLA dùng để giải MHT TNLĐ(hoặc PL 1, bảng 1.30)
Vật liệu ẩm Vật liệu ẩm
TS NVL NVL
Đơn
vị đo Tôm sú Tôm
bạc Tôm thẻ TS NVL Đơn vị đo Tôm sú Tôm bạc Tôm thẻ T0 0 C 5,12 4,97 5,01 b2 m 0,00156 0,00142 0,00167 T¥ = Te 0 C -45 -45 -45 H1 m 0,075 0,072 0,078 a1 m 0,0049 0,0045 0,005 H2 m 0,072 0,069 0,076 b1 m 0,00477 0,00432 0,00484 L J.kg-1 333,6.103 a2 m 0,0018 0,0016 0,0019 a W.m-2.K-1 1 ¸ 60
Hình 4.13. Biến thiên Ts(xs, ys, zs, t) theo HSTN a (W.m-2.K-1), khi Te = -450C 4.2.2. Nhận dạng tham số và kiểm tra sự tương thích của MHT
4.2.2.1. Kết quả
- Nhận dạng tham số MHT (3.19): tiến hành theo thuật toán hình 3.4, ban
đầu cho a (HSTN của MTLĐ, W.m-2.K-1) biến thiên trong khoảng rộng a = 1, ..., 60, giá trị ban đầu a = 1, bước chạy Da = 1, đặt a = 1 vào (3.16) cho thời gian biến
thiên: t = (0 ¸16)h; Dt = 0,2h; t = t + Dt; tiến hành giải và tính nhiệt độ bề mặt
Ts(xs, ys, zs, t) và nhiệt độ tâm Tc(xc, yc, zc, t) của VLA, sau đó cho a biến thiên, a = a + Da giải (3.16) và kết thúc khi a = 60, (xem PL 2, 9).
- Kết quả giải cho VLA là tôm sú, xuất ra các giá trị nhiệt độ bề mặt Ts(xs, ys, zs, t) và nhiệt độ tâm Tc(xc, yc, zc, t) tại các giá trị a = {1; 2; 3; 4; 5; 10; 15; 30} W.m-2.K-1. Số liệu tính toán và TN xem PL 2, đồ thị hình 4.13, 4.14 và 4.15 (hoặc
PL 13). Đối với tôm bạc, tôm thẻ giải hoàn toàn tương tự, kết quả xem PL 2, PL 13. - Từ kết quả tính toán biểu diễn ở hình 4.13, 4.14 và 4.15 (PL 13) có thể
thấy rằng, số liệu TN nằm giữa hai đường tính toán từ MHT khi a1 = 5 và an = 10.
Như vậy, cho aj biến thiên trong khoảng hẹp [a1, an] với bước chạy Daj = 0,001 rồi
giải MHT (3.19), kết quả sẽ xác định được tổng trị tuyệt đối các độ lệch theo (3.40a). Như vậy, sẽ tìm được giá trị aj = ajopt
(với 1 £ j £ n) mà tại đó:
SS(tw)Min = f1(ajopt) = Min f1(a) = Min{SS(tw)j} (4.8) - Sai số s(ts)j của MHT so với TN tại mỗi giá trị aj được xác định:
opt j s j w s(t ) =SS(t )a /åTstn (4.9) opt j c j c s(t ) =SS(t )a /åTctn (4.10)
- Sau khi tính toán (3.40a), (3.40b) và (4.9) trên ANSYS 10.0 và Visual Basic 6.0, kết quả đã nhận được xem ở đồ thị mô phỏng hình 4.16 và 4.17 cho tôm sú, còn tôm bạc và thẻ xemở PL 13, hoặc xem số liệu tính toán ở PL 2.
- Kết quả tính toán và mô phỏng ở trên đã xác định được HSTN của MTLĐ tối ưu cho tôm sú aj = ajopt = 8,278 W.m-2.K-1.
- Kiểm tra sự tương thích của MHT (3.19): thay HSTN của MTLĐ a = ajopt = 8,278 W.m-2.K-1 và các TSNVL ở bảng 4.5, 4.6 vào rồi giải (3.16), rồi truy
xuất Ts, Tc, sau đó tính sai số của MHT giữa Ts, Tc so với số liệu TN Tstn, Tctn theo (4.8), (4.9) và (4.10) đã nhận được: s(ts) = 2,89%; s(tc) = 2,76% (xem ở PL 2). Nếu như chọn độ tin cậy của MHT tối thiểu là pf ³ 95%, thì sai số cho phép của MHT không vượt quá e £ 1 – pf = 5%. Như vậy, kết quả tính toán trên tôm sú cho thấy:
s(ts) £ e và s(tc) £ e, do đó (3.19) đã tương thích (xem hình 4.18, 4.19) có thể sử
dụng tính toán xác định TLNĐB và nhiệt độ lạnh đông thích hợp.
- Tính toán hoàn toàn tương tự như tôm sú cho tôm bạc và tôm thẻ, kết quả đã xác định được HSTN của MTLĐ tối ưu (aj = ajopt) và sai số giữa số liệu tính
toán từ MHT là Ts, Tc so với số liệu xác định bằng TN là Tstn, Tctn (s(ts), s(tc)), xem bảng 4.7,đồ thị mô phỏng có thể xem PL 13, số liệu tính toán xem PL 2.
Hình 4.18. Mô phỏng Ts(xs, ys, zs, t) và Tstn(t) Hình 4.19. Mô phỏng Tc(xc, yc, zc, t) và Tctn(t) Hình 4.16. Quan hệ giữa tổng trị tuyệt đối
các độ lệchvới hệ số tỏa nhiệt
SS(tw) = f1(aj)
Hình 4.17. Quan hệ giữa sai số của MHT so
với TN với hệ số tỏa nhiệt
Bảng 4.7. Tổng trị tuyệt đối các độ lệch SS(tw)Min, SS(tc)Min và sai số của
MHT so với TN khi aj = ajopt và Te = -450C
Vật liệu ẩm
Các thông số Đơn vị đo
Tôm sú Tôm bạc Tôm thẻ
ajopt W.m-2.K-1 8,278 8,423 8,357 SS(tw) = MinS|Ts – Tstn| 0C 168,24 174,23 159,42 s(ts) = SS(tw)Min / S|Tstn| % 2,89 2,41 2,19 SS(tc) = MinS|Ts - Tctn| 0C 157,13 158,24 172,09 s(tc) = SS(tc)Min / S|Tctn| % 2,76 2,33 2,67 4.2.2.2. Thảo luận
Theo một số nghiên cứu [1, 2, 3, 82] đã xác định HSTN của MTLĐ thực
phẩm của các tác giả đã công bố, xem bảng 4.8 như sau:
Bảng 4.8. Hệ số cấp nhiệt của MTLĐ của một số loại thực phẩm khi [82]
Tác giả nghiên cứu VLA
a , W.m-2 .K-1 lạnh đông thường a, W.m-2 .K-1 lạnh đông nhanh Khoảng nhiệt độ MTLĐ, 0 C D.R..Heldman, Daryl. B. Lund, 1992 Cá hồi 5,12 ¸ 12,26 15,76 ¸ 50,23 -50 ¸ -0,5 A.V. Luikov, 1965 Cá thu 5,61 ¸ 16,34 18,15 ¸ 85,21 -60,5 ¸ -0,62 Schwartzberg, H. G, 1989 Thịt bò 6,18 ¸ 14,27 20,15 ¸ 45,72 -55 ¸ -0,87 Wagner, J. N, 1983 Thịt cừu 6,18 ¸ 14,27 16,41 ¸ 34,17 -35 ¸ 2 Warren L. Mc Cabe, J.
C.Smith, Peter Harriot Thịt heo 4,93 ¸ 11,54 14,86 ¸ 21,98 -35 ¸ -10 Với kết quả nhận dạng tham số MHT (3.19) đã xác định được HSTN của MTLĐ thích hợp khi nhiệt độ MTLĐ Te = -450C: vớitôm sú a = 8,278 W.m-2.K-1; tôm bạc a = 8,423 W.m-2.K-1; tôm thẻ a = 8,357 W.m-2.K-1, có thể thấy HSTN của MTLĐ đối với họ giáp xác (tôm sú, bạc và thẻ) xấp xỉ gần bằng nhau. Rõ ràng, khi so sánh kết quả này với một số kết quả các tác giả trên (xem bảng 4.8) là hoàn toàn phù hợp, tuy nhiên khi Te thay đổi thì HSTN sẽ thay đổi theo. Vì giới hạn của
nghiên cứu, hơn nữa hiện nay các nhà máy đông lạnh thường cấp đông SP ở môi trường có nhiệt độ -450C, cho nên chỉ xác định HTSN của MTLĐ khi Te = -450C.
Theo Luikov A.V [3, 56], đã TN trên nhiều loại thủy sản khác nhau và chủ
yếu là các loài cá, kết quả cho thấy HSTN của MTLĐ dao động trong khoảng a =
(7,56 ¸ 12,68) W.m-2.K-1, giá trị này thay đổi theo nhiệt độ MTLĐ (Te = T¥) các
phương pháp làm lạnh trực tiếp hay gián tiếp, nếu là phương pháp gián tiếp thì nó còn phụ thuộc vào không khí đối lưu tự nhiên hay cưỡng bức [97, 98].
Như vậy, có thể kết luận rằng HSTN của MTLĐ ở Te = -450C khi lạnh đông
VLA thủy sản nhóm giáp xác (tôm sú, tôm bạc và tôm thẻ) đã xác định bằng nhận
dạng tham số của MHT là hoàn toàn phù hợp với kết quả TN, có đủ độ tin cậy để có thể sử dụng trong việc tính toán thiết kế HTL, tính toán TLNĐB và nhiệt độ lạnh đông tối ưu để xác lập chế độ lạnh đông VLA (ở giai đoạn 1 trong STH).