Mô phỏng quá trình cấp đông thịt heo nửa con bằng ansys

GIA TP. HCM
BÁCH KHOA

CON

TP.

CHÍ MINH, tháng 01

.

2022


i

BÁCH KHOA
Cán

- HCM

khoa

Cán

1:

Cán

2: PGS. TS. LÊ ANH KIÊN

Bách Khoa,
Ngày 23 tháng 01

HCM

2022

Thành

giá
1.

PGS. TS.

2.

1:

3.

2: PGS. TS. LÊ ANH KIÊN

4.

viên:

5.

ký:

Xác
ngành sau khi

QUANG LONG

giá LV và

lý chun

có)
KHOA

PGS. TS.

Khoa

HĨA


ii

GIA TP. HCM

HÒA XÃ

BÁCH KHOA

tên

-

do -

phúc

viên:

MSHV: 1970266
Ngày, tháng,

sinh: 20/06/1983

Chuyên ngành:
Mã
I. TÊN

Hóa

8520301
TÀI:

Tên

uá

Tên
II.

Simulation pork half carcass freezing by using Ansys Fluent
VÀ

DUNG:

-

-

Ansys-Fluent

. So sánh,

III. NGÀY GIAO
IV. NGÀY HOÀN THÀNH

21/06/2020
15/12/2021


iii

V. CÁN

và

TP. HCM, ngày 10 tháng 03
CÁN

1

CÁN

TS.

MÔN

KHOA

GS. TS. PHAN THANH

2022


iv

chun ngành

giúp

trong

q trình

Hóa

là

q trình

và

này.

tơi hồn thành các

Q trình và
-

cơng.
Xin chân thành

n!

Tác

,


v

TÓM

Ansys Fluent
-18o

thi

ABSTRACT

This article presents the results of pork half carcass freezing time by CFD.
Frozen pork half carcass is the process of heat conduction with phase change

including heat and mass transfer occur simultaneously. At the freezing point, the
physical thermal properties of the product change dramatically. Using Ansys Fluent
software to simulate the process, determine the time when the center of products reach
-18oC. Error of simulating and experimental freezing time are 4%. Based on
simulation results assessing the effects of temperature and airflow velocity on freezing
time, the data can be used to optimize operating conditions and the design of frozen
pork half carcass storage.


vi

nghi

hoàn toàn trung


x

............................................ ii
.............................................................................. iv
TÓM

......................................................................................v
........................................................................ vi
......................................................... xiii
....................................................................xv
.................................................................1
...............................................................1
............................................................................2
.4

1.3.1. Nghiên c

c. .............................................................................. 5

1.3.2. Nghiên c u trên th gi i. ........................................................................... 5
1.3.3. M

tài ............................................................................................ 6
NG QUAN ........................................................8
..........................................................................8

2.1.1. C

.............................................................................................. 8

2.1.2. C

p xúc. .................................................................................... 10

2.1.3. C

p xúc ..................................................................... 10

2.1.4. Nh ng bi
2.1.5. Các y u t
2.2. S bi

i c a th t trong quá trình c
n ch

...................... 10

ng th t ................................................ 13

i tính ch t v t li u trong q trình c

ns

trong q trình tính tốn, mơ ph ng. ..................................................................14


xi

2.3. Quá trình k

.......................................................................................16

2.3.1. Các thành ph
2.3.2. D

c trong th c ph m .................................................... 17
c ph m k

............................. 17

..............................................................................19
.............19
3.1. Thông s v t lý ............................................................................................19
3.1.2. Nhi t dung riêng ....................................................................................... 19

3.1.3. Enthalpy .................................................................................................... 23
3.1.4. H s d n nhi t. ........................................................................................ 25
3.1.5 Kh

ng riêng........................................................................................ 29

3.2. Xây d ng mơ hình .......................................................................................30
3.2.1. T ng quan: ................................................................................................ 30
.....................................................................................................35
.................................................................................................. 35
c th i gian

Time step ...................................................................... 36
.................................................................37
...................................................................... 37
.......................................................................................... 39
........................................................................................... 39

3.3.2.

c tính nhi t c a ngun li u và dịng khí .............................................. 39
.....................................................................................41

3.4.1. Q trình mơ ph ng .................................................................................. 41
................................................................................ 42
..................................................................................48


xii

................................................................................. 48
................................................................................... 49
...........................52
...............................................................52
...................53
4.2.1. Phân b v n t c dòng ch y ....................................................................... 54
4.2.2. Phân b nhi

theo th i gian ................................................................ 57

4.2.3. Phân b nhi

theo không gian ............................................................ 59

4.2.4. S phân b nhi

bên trong v t th ...................................................... 60
....................................61
................................................................................ 61

4.3.2. K t qu mô ph ng..................................................................................... 64
........................67
4.4.1.

ng v n t

4.4.2.

ng nhi

n th i gian c

c t và mô ph ng. ........... 71

n th i gian c

c t và mô ph ng. ......... 71
............................74

5.1. K t lu n: ......................................................................................................74
5.2. Ki n ngh : ....................................................................................................74
....................76
..........................................................77
RÍCH NGANG ............................................82


xiii

.........................................................................9
..........................................................10
................................12
....................................12
..........................................................15
Hình 6: S ph thu c c a nhi t dung riêng vào nhi

. ............................19

........................................30
.............................................................32
................................35

........................................37
Hình 11: Quy trinh UDFs ..............................................................................46
........................................48
...........................49
............................................................50
...................................................................50
...............................................................51
.............................................................................51
Hình 1

........................................................................51
.......................................................................52
.......................................................................52
..............................................................53
...........................................54


xiv

...........................................55
..........................................56
-35oC .................................................57
-37.5 oC .............................................57
27

-40oC.....................................................58
..........................................................59
-40oC ..........60
-35oC ...........60

Hình 31: K t quá th c nghi m t

m trên m u các ch

khác nhau ...64
.......67
................67

......................................................................................................................68
..................................70
.................73
............................................................75


xv

B ng 1: Nhi t dung riêng ph thu c nhi
c a các thành ph n trong th c
ph m .............................................................................................................................. 21
................................................ 29
Giá tr h s

t s lo i th c ph m: ............................................. 14
............................................................................................ 53
-37.5oC và 5.0m/s ........ 68


1

1.1.

Quá

184

.

.T
a

0-40%

.


2

thơ

1.2.

g
C

nhi u q trình cùng x

th i

n nhi t, q trình truy n ch
a s n ph

ng

i pha, s

c bi

t nhi t v

t dung riêng, h s d n nhi t, kh

n
t s mơ

hình xác

nh th i gian c
li

chính xác kh
nh

ng nhi

ng th

c th i gian c

bên trong s n ph

u này, s d

pháp mô ph ng Ansys Fluent d

n t h u h n - FEM k t h p

ki m tra b ng th c nghi

nh th i gian c

phân b bên trong s n ph m. M

chính xác bài tốn có nhi u u t

ph n th t, m
xác thi t b
có th ti n hành v i m

i, khai báo thu t tốn ch y tính ch t nhi t, m

ng nhi t

chính

i s h tr c a ph n m m Ansys, quá trình th c hi n
chính xác cao.


3

phân

V

CFDComputational Fluid Dynamics

n

-CD Matlab,
g và


4

Ansys Fluent

vào Ansys

Ansys Design
Ansys

Mô

1.3. Các

-


5

1.3.1. Nghiên c

c.

Riêng F

-

cr=-

2,2o

1.3.2. Nghiên c u trên th gi i.


6

-400C.

(1.1)

:
, :
Tec -

ec

1.3.3. M c tiê

.

-

tài

= 77K.


7


8

T NG QUAN
Tính ch t nhi t v t lý là m

c

c bi

ph m, chúng chi ph i s b o qu n, chuy
ph

ng c a th c
ng, bi

i pha trong th c

tính tốn các q trình truy n nhi t, truy n ch

ph t i nhi t trong quá trình làm l nh c

c

ng gi thuy t tính ch t nhi t v t lý c a th c ph
nh

n

ng th i cho k t qu khơng chính xác. S

phát tri n c a c
d

id

trong vi c gi i mơ hình bài tồn l

n u c u c n có nghiên c u t m và chính xác tính ch t nhi t v t lý. Trong

th c t tính ch t nhi t v t lý c a th c ph m là hàm c a nhi

và thành ph n c u

t o c a th c ph m. Mơ hình tính ch t nhi t v t lý càng chính xác, k t qu mơ hình
mơ ph ng q trình làm l nh c

c ph

y.

Ngồi nh ng ng d ng trong mơ ph ng q trình làm l nh c
ch t nhi t v t lý c a th c ph
b o ch

ng trong nghiên c

m

ng và bao gói th c ph m. Vi c ng d ng tính ch t nhi t v t lý trong

quá trình ch bi n th c ph m có th ki m soát và gi m thi u s th t thoát ch t
ng s n ph m

m ct

c bao gói, thơng tin v tính ch t nhi t

v t lý c a th c ph m giúp l a ch n v t li u bao gói, và thi t k bao gói, s v n hành
n xu t bao gói (McCarthy, 1997)
2
2.1.1. C


9

Hình 1


10

2.1.2. C

p xúc.

2.1.3. C

n ti p xúc

Hình 2

2.1.4. Nh ng bi

i c a th t trong quá trình c

C
cho ch

o qu n ph bi n và hi
ng th t r t t t ít b bi

iv

m gi

i so v
ts

tính ch t c a th t. Các bi

i x y ra khi làm l

c, c u trúc


11

i, ph thu c vào các y u t

làm l

t i thi

c

và th i gian b o qu n.
-2°C.
ch

g

-20°C

-

này thì protein

do pH

actomiozin

-30°C
- l,5°C và -

20°C actomiozin

do actomiozin
- actin và Miozin

actomozin và acid

c

Q trình

c, l c ion trong mơi


12

Hình 3

i

Hình 4