CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN
4.2 Ý nghĩa vật lý trong hàm truyền
- Giai đoạn trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 500C ÷ 950C
Sử dụng mô hình hộp đen có chứa các tham số vật lý, trong thí nghiệm tìm mô hình thể hiện mối quan hệ giữa nhiệt độ dung dịch nước sản phẩm và nhiệt độ tâm sản phẩm bên trong hộp từ phương trình:
() ()
1
0 t t
a s t b
tsp mt
(4.1) Bên cạnh đó theo lý thuyết về truyền nhiệt tìm được hàm truyền thông qua các phương trình truyền nhiệt lý thuyết, là phương trình thể hiện quá trình truyền từ lý thuyết (phương trình 3.1).
( ) ( )
1
1 t t
t s
tm i
(4.2) So sánh phương trình (4.1) và (4.2) có thể thấy được:
1 = b0 = a1
Với tham số
p m m
mC k
S
1
Tham số α1 có chứa hệ số truyền nhiệt bề mặt km. Tham số α1 có thể thu nhận từ thí nghiệm có khả năng ứng dụng trong việc điều khiển và kiểm soát nhiệt độ sản phẩm bên trong hộp.
- Giai đoạn trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 950C ÷ 1050C
Tương tự giai đoạn trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 500C ÷ 950C ta có phương trình thực nghiệm:
() ()
2
0 t t
a s t b
tsp mt
(4.3)
( ) ( )
2
2 t t
t s
tm i
(4.4) So sánh phương trình (4.3) và (4.4) có thể thấy được:
2 = b0 = a1
Với
p m m
mC k
S
2 có chứa hệ số truyền nhiệt km. Tham số α2 có thể thu nhận từ thí nghiệm có khả năng ứng dụng trong việc điều khiển và kiểm soát nhiệt độ sản phẩm bên trong hộp.
4.3 Kết quả ảnh hưởng điều kiện chế biến đến tham số liên quan hệ số truyền nhiệt bề mặt α1 trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 500C ÷ 950C
4.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α1 trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 500C ÷ 950C
Ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ rót đến hệ số α1 được tính toán chi tiết ở phần phụ lục, các giá trị trung bình của được tính toán biểu thị ở các bảng.
Bảng 4.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α1 trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 500C ÷ 950C
Nhiệt độ (0C) Hệ số α1 (1/s)
70 0,068a
80 0,071a
90 0,085b
Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%.
Kết quả ở Hình 4.1, Bảng 4.3 và Bảng 3 phần phụ lục cho thấy rằng khi thay đổi nhiệt độ rót, tham số liên quan đến hệ truyền nhiệt bề mặt α1 cũng thay đổi có ý nghĩa về mặt thống kê. Khi nhiệt độ rót ở 700C có tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α1 là 0,054 (1/s) và khi nhiệt độ rót ở 900C có tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α1 là 0,071 (1/s). Vì vậy, khi nhiệt độ rót tăng lên dẫn đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt cũng tăng tương ứng. Kết quả ở Bảng 4 phần phụ lục ta thấy rằng nhiệt độ rót 900C là khoảng nhiệt độ rót ảnh hưởng lớn nhất đến tham số liên quan hệ số truyền nhiệt bề mặt α1. Mối tương quan giữa nhiệt độ rót và tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α1 được thể hiện ở Hình 4.1.
70,0 0,054 54
57 60 63 66 69 72 (X 0,001)
Nhiệt độ (0C) 90,0 0,071
Hệ số, α1(1/s)
Hình 4.1: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α1
4.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ muối rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt 1 trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 500C ÷ 950C
Ảnh hưởng của sự thay đổi nồng độ rót đến hệ số α1 được tính toán chi tiết ở phần phụ lục, các giá trị trung bình được tính toán biểu thị ở các bảng.
Bảng 4.4: Ảnh hưởng của nồng độ muối rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α1 trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 500C ÷ 950C
Nồng độ (%) Hệ số α1 (1/s)
2 0,066a
3 0,067a
4 0,098b
Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%.
Kết quả ở Hình 4.2, Bảng 4.4 và Bảng 3 phần phụ lục cho thấy rằng khi thay đổi nồng độ rót, tham số liên quan đến hệ truyền nhiệt bề mặt α1 cũng thay đổi có ý nghĩa về mặt thống kê. Khi ở cùng một điều kiện nhiệt độ rót, với nồng độ muối rót là 2% có tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α1 nhỏ nhất là 0,063 (1/s) sau đó tăng dần và đạt giá trị là 0,095 (1/s) ở nồng độ muối rót là 4%. Khi chất lượng môi trường thay đổi dẫn đến tính chất nhiệt thay đổi từ đó dẫn đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α1 thay đổi. Kết quả ở Bảng 6 phần phụ lục ta thấy rằng nồng độ muối rót 4% có sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê so với các mức nhiệt độ còn
2,0 0,063 0,06
0,07 0,08 0,09 0,1
Nồng độ (%) 4,0
0,095
Hệ số, α1(1/s)
lại. Như vậy, mức nồng độ muối rót 4% là khoảng nồng độ ảnh hưởng lớn nhất đến tham số liên quan hệ số truyền nhiệt bề mặt α1. Mối liên hệ giữa nồng độ muối rót và tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt α1 được thể hiện ở Hình 4.2.
Hình 4.2: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của nồng độ muối rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α1
4.3.3 Ảnh hưởng của thể tích rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt
1 trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 500C ÷ 950C
Ảnh hưởng của sự thay đổi thể tích rót đến hệ số α1 được tính toán chi tiết ở phần phụ lục, các giá trị trung bình được tính toán biểu thị ở các bảng.
Bảng 4.5: Ảnh hưởng của thể tích rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α1 trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 500C ÷ 950C
Thể tích (ml) Hệ số α1 (1/s)
90 0,088b
95 0,073a
100 0,069a
Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%.
Kết quả ở Hình 4.3, Bảng 4.5 và Bảng 3 phần phụ lục cho thấy rằng khi thay đổi thể tích rót, tham số liên quan đến hệ truyền nhiệt bề mặt α1 cũng thay đổi có ý nghĩa về mặt thống kê. Khi thể tích rót ở 90 ml có tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α1 là 0,078 (1/s) và khi thể tích rót ở 100 ml có tham số liên quan đến hệ số truyền
nhiệt bề mặt α1 là 0,061 (1/s). Thể tích dịch rót thay đổi lên tốc độ truyền nhiệt thay đổi dẫn đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α1 thay đổi. Kết quả ở Bảng 5 phần phụ lục ta thấy rằng thể tích rót 90 ml có sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê so với các mức thể tích còn lại. Như vậy, với thể tích rót 90 ml là khoảng thể tích ảnh hưởng lớn nhất đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α1. Mối liên hệ giữa thể tích rót và tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt α1được thể hiện ở Hình 4.3.
Hình 4.3: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của thể tích rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α1
4.4 Kết quả ảnh hưởng điều kiện chế biến đến tham số liên quan hệ số truyền nhiệt bề mặt α2 trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 950C ÷ 1050C
4.4.1 Ảnh hưởng của nồng độ muối rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt 2 trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 950C ÷ 1050C
Ảnh hưởng của sự thay đổi nồng độ rót đến hệ số α2 được tính toán chi tiết ở phần phụ lục, các giá trị trung bình được tính toán biểu thị ở các bảng.
Bảng 4.6: Ảnh hưởng của nồng độ muối rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α2 trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 950C ÷ 1050C
Thể tích (ml) (X 0,001)
90,0 0,078
59 63 67 71 75 79
100,0 0,061 Hệ số, α1(1/s)
Nồng độ (%) Hệ số α2 (1/s)
2 0,065b
3 0,086a
4 0,137a
Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%.
Kết quả ở Hình 4.4, Bảng 4.6 và Bảng 8 phần phụ lục cho thấy rằng khi thay đổi nồng độ rót, tham số liên quan đến hệ truyền nhiệt bề mặt α2 cũng thay đổi có ý nghĩa về mặt thống kê. Khi ở cùng một điều kiện nhiệt độ rót, với nồng độ muối rót là 2% có tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α2 là 0,071 (1/s) và khi nồng độ muối rót ở 4% có tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α2 là 0,142 (1/s). Nhiệt độ gia nhiệt càng cao sự truyền nhiệt xảy ra càng nhanh dẫn đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt thay đổi càng lớn. Kết quả ở Bảng 11 phần phụ lục ta thấy rằng nồng độ muối rót 4% là khoảng nồng độ ảnh hưởng lớn nhất đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α2. Mối liên hệ giữa nồng độ muối rót và tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt α2 được thể hiện ở Hình 4.4.
Hình 4.4: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của nồng độ rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α2
4.4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt
2 trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 950C ÷ 1050C
Ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ rót đến hệ số α2 được tính toán chi tiết ở phần phụ lục, các giá trị trung bình được tính toán biểu thị ở các bảng.
2,0 0,071 69
89 109 129 149 (X 0,001)
Nồng độ(%) 4,0
0,142
Hệ số, α2(1/s)
70,0 0,066 66
76 86 96 106 (X 0,001)
Nhiệt độ(0C) 90,0
0,095
Hệ số, α2(1/s)
Bảng 4.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α2 trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 950C ÷ 1050C
Nhiệt độ (0C) Hệ số α2 (1/s)
70 0,078a
80 0,081a
90 0,107b
Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%.
Kết quả ở Hình 4.5, Bảng 4.7 và Bảng 8 phần phụ cho thấy rằng khi thay đổi nhiệt độ rót, tham số liên quan đến hệ truyền nhiệt bề mặt α2 cũng thay đổi có ý nghĩa về mặt thống kê. Khi nhiệt độ rót ở 700C có tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α2 là 0,066 (1/s) và khi nhiệt độ rót ở 900C có tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α2 là 0,095 (1/s). Vì vậy, khi nhiệt độ gia nhiệt tăng lên dẫn đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt cũng tăng tương ứng. Kết quả ở Bảng 9 phần phụ lục ta thấy rằng nhiệt độ rót 900C là khoảng nhiệt độ rót ảnh hưởng lớn nhất đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α2. Mối tương quan giữa nhiệt độ rót và tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α2 được thể hiện ở Hình 4.5.
Hình 4.5: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α2
4.4.3 Ảnh hưởng của thể tích rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt
2 trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 950C ÷ 1050C
Ảnh hưởng của sự thay đổi thể tích rót đến hệ số α2 được tính toán chi tiết ở phần phụ lục, các giá trị trung bình được tính toán biểu thị ở các bảng.
Thể tích (ml) 90,0
0,105
79 84 89 94 99 104 109 (X 0,001)
100,0 0,081 Hệ số, α2(1/s)
Bảng 4.8: Ảnh hưởng của thể tích rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α2 trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 950C ÷ 1050C
Thể tích (ml) Hệ số α2 (1/s)
90 0,109b
95 0,088a
100 0,084a
Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%.
Kết quả ở Hình 4.6, Bảng 4.8 và Bảng 8 phần phụ lục cho thấy rằng khi thay đổi thể tích rót, tham số liên quan đến hệ truyền nhiệt bề mặt α2 cũng thay đổi có ý nghĩa về mặt thống kê. Khi thể tích rót ở 90 ml có tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α2 là 0,105 (1/s) và khi thể tích rót ở 100 ml có tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α2 là 0,081 (1/s). Nhiệt độ gia nhiệt thay đổi lên tốc độ truyền nhiệt thay đổi dẫn đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt thay đổi. Kết quả ở Bảng 10 phần phụ lục ta thấy rằng thể tích rót 90 ml là khoảng thể tích ảnh hưởng lớn nhất đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α2. Mối liên hệ giữa thể tích rót và tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α2 được thể hiện ở Hình 4.6.
Hình 4.6: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của thể tích rót đến tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α2
4.4 Mối quan hệ tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α ở 2 giai đoạn:
giai đoạn 1 trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 500C ÷ 950C đến giai đoạn 2 trong trường hợp nhiệt độ thay đổi từ 950C ÷ 1050C
Kết quả so sánh tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt α được thể hiện ở Bảng 13 phần phụ lục và Hình 4.7.
Hình 4.7: Mối quan hệ giữa hệ số α1 và α2
Từ kết quả được thể hiện trong Bảng 13 phần phụ lục và Hình 4.7, các tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt tìm được cho thấy α1 < α2. Nguyên nhân là khi ở giai đoạn 1 nhiệt độ gia nhiệt thấp hơn ở giai đoạn 2, khi đó tốc độ truyền nhiệt giai đoạn 1 chậm hơn giai đoạn 2.
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Hệ số α(1/s)
Hệ số α2
Hệ số α1
Mẫu thí nghiệm