báo cáo kỹ thuật thực phẩm 2 bài 6 thiết bị truyền nhiệt vỏ ống

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINHVIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

<b>------BÁO CÁO KỸ THUẬT THỰC PHẨM 2</b>

<i><b>Viện:</b></i> Công Nghệ Sinh Học và Thực Phẩm

<b>Họ và tên SV: Phạm Thảo Hiền</b>

<i><b>Nhóm: Nhóm 2</b></i>

<i><b>Giảng viên: </b></i> <b> Phạm Văn Hưng</b>

<i>Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 15, tháng 4, năm 2024</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b><small>...4</small></b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>BÀI 6: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT VỎ ỐNG</b>

Nhiệt lượng dịng nóng tỏa ra: Q<small>N </small>= G<small>N</small>.C<small>N</small>.T<small>N</small>Nhiệt lượng do dòng lạnh thu vào: Q<small>L</small> = G<small>L</small>.C<small>L</small>.T<small>L</small>Nhiệt lượng tổn thất: Q<small>f </small>= Q<small>N </small>- Q<small>L</small>

Cân bằng nhiệt lượng: Q<small>N </small>= Q<small>L </small>+ Q<small>f</small>

Mặt khác nhiệt lượng trao đổi cũng có thể tính theo cơng thức: Q = K.F.T<small>log </small>

- Nhiệt lượng trao đổi sẽ phụ thuộc vào kích thước thiết bị F, cách bố trí các dịng T<small>log. </small>Do thiết bị là phần cứng ta rất khó thay đổi nên có thể xem nhiệt lượng trao đổi trong trường hợp này phụ thuộc vào cách bố trí dịng chảy. Gồm: Chảy xi chiều, chảy ngược chiều, chảy chéo dòng, chảy hỗn hợp.

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

- Tùy vào cách bố trí mà ta có phương pháp xác định hiệu số nhiệt độ hữu ích logarit t<small>log</small>khác nhau

t<small>1 </small>< t<small>2 </small>  t<small>max </small>= t<small>2 , </small>t<small>min </small>= t<small>1</small>

<b>- Trường hợp chảy xuôi chiều:</b>

t<small>max </small>= t<small>1 </small>= T<small>Nv </small>- T<small>Lv</small>t<small>min </small>= t<small>2 </small>= T<small>Nr </small>- T<small>Lr</small>- Nếu trong quá trình truyền nhiệt khi tỉ số <i>^{∆ t}_{∆ t}^max</i>

<i><small>min</small></i>< 2 thì hiệu số trung bình t<small>log </small>có thể được tính gần đúng theo công thức sau:

<i>∆ t</i><small>log = </small><i>^{∆ t}<small>max</small></i>+<i>∆ t_min</i>

2 ^¿

- Hiệu suất của quá trình truyền nhiệt: <i>H</i> = <i>_Q^Q^L</i>

<i><small>N</small></i> . 100%- Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm:<i>H_N</i> = <i>_{F . ∆ t}^Q</i>

<small>log</small> . 100%Trong đó: Với F = .d<small>tb</small>.L (<i>d_tb</i>=<i>d_i</i>+<i>d_o</i>

2 ⁾ là đường kính trung bình của ống truyền nhiệt, m.- Hệ số truyền nhiệt lý thuyết: K<small>LT</small> =

<i>α</i>₂

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<i>λ_{dòng nóng}</i>

- Chuẩn số Grashoff: <i>Gr=^{g . l}</i>

<i>v</i>² <i>^{. β .}</i> t Trong đó: g=9.81 (m/s<small>2</small>)

l = d<small>i</small> là đường kính tương đương.

<i>β</i> là hệ số giãn nở thể tích được tra trong bảng tra cứu

<i>Δt</i> = t<small>tường </small>– t<small>nóng vào</small> là chênh lệch nhiệt độ

<i>ε</i><small>k</small>: Hệ số hiệu chỉnh Mà t =

_|

<i>t_tường</i>−<i>T_NV</i>

|

=

|

<i>T</i>´<i>_N</i>+ ´<i>T_L</i>

2 ⁻<i>^T<small>NV</small></i>

|

- Tính chuẩn số Nusselt:

+ Nếu dịng nóng chảy xốy: Nu = 0,021.<i>ε</i><small>k</small>.Re<small>0,8</small>.Pr<small>0,43</small>+ Nếu dịng nóng chảy q độ: Nu = 0,008.<i>ε</i><small>k</small>.Re<small>0,9</small>.Pr<small>0,43</small>+ Nếu dịng nóng chảy dịng: Nu = 0,158.<i>ε</i><small>k</small>.Re<small>0,33</small>.Pr<small>0,43</small>.Gr<small>0,1</small> Vậy hệ số cấp nhiệt <i>α_N</i> là Nu = <i>^α<small>N</small>. l</i>

- Chuẩn số Grashoff: <i>Gr=^{g . l}</i>

<i>v</i><small>2</small> <i>. β .</i> t Trong đó: g=9.81 (m/s<small>2</small>)

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

l = d<small>i</small> là đường kính tương đương.

<i>β</i> là hệ số giãn nở thể tích được tra trong bảng tra cứu

<i>Δt</i> = t<small>tường </small>– t<small>lạnh vào</small> là chênh lệch nhiệt độ

<i>ε</i><small>k</small>: Hệ số hiệu chỉnh Mà t =

_|

<i>t_tường</i>−<i>T_LV</i>

|

=

|

<i>T</i>^´<i>_N</i>+ ´<i>T_L</i>

2 ⁻<i>^T<small>LV</small></i>

|

- Tính chuẩn số Nusselt:

+ Nếu dịng nóng chảy xốy: Nu = 0,021.<i>ε</i><small>k</small>.Re<small>0,8</small>.Pr<small>0,43</small>+ Nếu dịng nóng chảy q độ: Nu = 0,008.<i>ε</i><small>k</small>.Re<small>0,9</small>.Pr<small>0,43</small>+ Nếu dịng nóng chảy dịng: Nu = 0,158.<i>ε</i><small>k</small>.Re<small>0,33</small>.Pr<small>0,43</small>.Gr<small>0,1</small> Vậy hệ số cấp nhiệt <i>α_L</i> là Nu = <i>^α<small>L</small>. l</i>

<i><b>* Kí hiệu kích thước ống chùm: </b></i>

d<small>lt</small>: đường kính trong của ống trong thiết bị thủy tinh TB1(m)d<small>ln</small>: đường kính ngồi của ống trong thiết bị thủy tinh TB1 (m)d<small>2t</small>: đường kính trong của ống trong thiết bị inox TB2 (m)d<small>2n</small>: đường kính ngoài của ống trong thiết bị inox TB2 (m)D<small>1</small>: đường kính trong của thiết bị thủy tinh TB1 (m)D<small>2</small>: đường kính trong của ống inox TB2 (m)

L<small>1</small>: chiều dài của ống trong thiết bị thủy tinh TB1 (m)L<small>2</small>: chiều dài của ống trong thiết bị inox TB2 (m)n<small>1</small>: số ống trong thiết bị thủy tinh (ống)

n<small>2</small>: số ống trong thiết bị inox (ống)

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

V nóng(L/P)

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>6.4. Xử lý số liệu Trường hợp xuôi chiều</b>

Chọn mẫuV nóng

Độ nhớt

<i>ϑ . 10</i>⁶(<i>m2s</i> ⁾

Nhiệt dungriêng Cp(Kj/kg.độ)

Hệ số dẫnnhiệt𝜆.10<small>2</small> (W/

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

G<small>N </small>= <i>ρ</i><small>N </small><i>×V</i><small> N </small>=980,635 <i>×</i> ¹²

60000⁼^¿ 0,196(kg/s)G<small>L </small><i>= ρ</i><small>L </small><i>×V</i><small> L </small>=<i>993,781 ×</i> ¹²

60000⁼^¿ 0,199(kg/s)

<b>Hiệu số nhiệt độ dịng nóng và dịng lạnh:</b>

<i>∆ T</i><small>N </small>= T<small>nv</small>-T<small>nr </small>=66,5 - 63,5=3 <i>℃∆ T</i><small>L </small>= T<small>lv</small> -T<small>lr </small>= 36,8 -35,2 =1,6 <i>℃</i>

<b>Nhiệt lượng dòng nóng tỏa ra:</b>

ⴄ=<i>_QN^QL× 100=</i>^1329,0016

2458,428 <i>^{× 100=62,69 %}</i>

Xác định nhiệt lượng dịng nóng tỏa ra, dịng lạnh thu vào và nhiệt tổn thất

ⴄ (%)

7 8579,59 438,69 95,140,19

3 4,174 9,1 5038,87 5790,86 46,530,19

0 4,174 3,8 1579,69 6928,58 18,570,22 4,184 11, 10713,4 0,13 4,174 11 6089,76 4623,64 56,84

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

9 2 30,22

5 7956,67 4005,20 66,520,23

8 5311,33 5297,13 50,070,26

6 6418,99 3755,30 63,090,26

5 7264,78 3023,16 70,610,26

9 4,174 8,9 7391,92 3265,27 69,360,29

3 6761,15 3946,86 63,140,29

9 6034,08 5908,59 50,530,29

5 7266,32 3818,29 65,550,29

9 4,174 9,7 8056,08 3179,38 71,70

<i>∆ T</i><small>N</small>=T<small>nv</small>-T<small>nr </small>=66,5 - 63,5=3 <i>℃∆ T</i><small>L</small>= T<small>lv</small> -T<small>lr </small>= 36,8 -35,2 =1,6 <i>℃</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Suy ra: <i>∆ Tlog=^{∆ Tmax+ ∆ Tmin}</i>

Q<small>N</small>(W) <i>∆ Tmax∆ Tmin∆ Tlog</i> K<small>TN</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>Biểu đồ khảo sát KLT và KTN xi chiều</b>

Hiệu suất của q trình truyền nhiệt lớn nhỏ khi cho dòng lạnh chảy ngược chiềudòng nóng so với trường hợp hai dịng này chảy cùng chiều.

Trong cùng một lưu lượng nóng bằng nhau, khi tăng lưu lượng dịng lạnh thì hệsố truyền nhiệt sẽ tăng dần.

Đối với hệ số truyền nhiệt tính theo thực nghiệm thì ta thấy K<small>TN </small>khi xi chiềucao hơn so với khi ngược chiều.

 Các nguyên nhân gây sai số lớn trong khi truyền nhiệt:

Lưu lượng và nhiệt độ của các dịng nóng và lạnh là chưa chính xác.

Nhiệt độ dịng nóng khi gia nhiệt ban đầu khơng giữ ổn đỉnh và nhiệt độ giảm

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

nhanh nhưng thí nghiệm vẫn tiến hành dẫn đến sai lệch lớn.,

Khi chuyển từ chế độ ngược chiều sang xi chiều thì dịng lạnh khơng chiếm đầy khơng gian trong thiết bị mà chỉ đạt mực chất lỏng bằng 2/3 chiều cao thiết bị. Điều này dẫn đến giảm khả năng truyền nhiệt.

Tuy nhiên trong q trình thí nghiệm, việc gia nhiệt cho dịng nóng chưa đạt đếnnhiệt độ cần thiết (75 ) nên có ảnh hưởng đến kết quả của thí nghiệm.

Những kết quả thu nhận có thể xảy ra sai số do thiết bị thực hiện. Thiết bị khơngcó bộ phận cách nhiệt để giảm tối thiểu phần nhiệt lượng bị hao hụt ra bên ngoài.Bộ điều chỉnh ON-OFF làm độ trễ thời gian lớn, thiết bị đo nhiệt độ ở các đầu sai.Để cải thiện điều này cần tốn nhiều về thời gian, sức lực và chi phí. Tuy nhiên,trong lúc thực hiện có thể giảm bớt sai số bằng cách thực hiện đúng các thao tác,kiểm tra thiết bị kỹ lưỡng, đọc giá trị nhanh và chính xác để thu được kết quả đúngnhất.

Tất cả các nguyên nhân trên làm cho K<small>TN </small>và K<small>LT </small>có sự khác biệt rất lớn

</div>