Giáo trình hướng dẫn các bài tập về nén khí và không khí ẩm theo chu trình nhiệt động và máy lạnh p8

Chia sẻ: Dgwatg Sags | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

74
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Độ chênh nhiệt độ trung bình trong trường hợp chuyển động song song cùng chiều theo (4-13): ∆t1 = t1’ - t2’ = 120 – 25 = 110 0C ∆t2 = t1” - t2” = 50 – 24 = 26 0CTính diện tích truyền nhiệt của thiết bị trong các trường hợp sau: a) chất lỏng chuyển động song song cùng chiều. b) chất lỏng chuyển động song song ngược chiều. Lời giải Nhiệt lượng do chất lỏng nóng nhả ra: Q = G1 Cp1(t1’ – t1”) Q= 275 .3,04.10 3.(120 ư 50) = 16255,5 W 3600...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình hướng dẫn các bài tập về nén khí và không khí ẩm theo chu trình nhiệt động và máy lạnh p8

(chÊt cÇn gia nhiÖt) cã l−u l−îng 1000 kg/h, nhiÖt ®é vµo thiÕt bÞ lµ 100C, nhiÖt dung riªng Cp2 = 4,18 kJ/kg.K. BiÕt hÖ sè truyÒn nhiÖt k = 1160 W/m2.K. TÝnh diÖn tÝch truyÒn nhiÖt cña thiÕt bÞ trong c¸c tr−êng hîp sau: a) chÊt láng chuyÓn ®éng song song cïng chiÒu. b) chÊt láng chuyÓn ®éng song song ng−îc chiÒu. Lêi gi¶i NhiÖt l−îng do chÊt láng nãng nh¶ ra: Q = G1 Cp1(t1’ – t1”) 275 Q= .3,04.10 3.(120 − 50) = 16255,5 W 3600 NhiÖt ®é ra cña chÊt láng l¹nh x¸c ®Þnh tõ ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt: Q = G1 Cp1(t1’ – t1”) = G2 Cp2 (t2” – t2’), G 1 .C p1 .( t '1 − t"1 ) t" 2 = t ' 2 + G 2 .C p 2 §é chªnh nhiÖt ®é trung b×nh trong tr−êng hîp chuyÓn ®éng song song cïng chiÒu theo (4-13): ∆t1 = t1’ - t2’ = 120 – 25 = 110 0C ∆t2 = t1” - t2” = 50 – 24 = 26 0C ∆t 1 − ∆t 2 110 − 26 ∆t cc = = = 58,3 0C ∆t 1 110 ln ln ∆t 2 26 DiÖn tÝch bÒ mÆt truyÒn nhiÖt trong tr−êng hîp chuyÓn ®éng song song cïng chiÒu theo (4-14): Q = k.Fcc.∆Tcc Q 16255 F= = = 0,24 m2 k.∆t cc 1160.58,3 §é chªnh nhiÖt ®é trung b×nh trong tr−êng hîp chuyÓn ®éng song song ng−îc chiÒu theo (4-13): ∆t1 = t1’ – t2” = 120 – 24 = 96 0C ∆t2 = t1”- t2’ = 50 – 10 = 40 0C ∆t 1 − ∆t 2 96 − 40 ∆t nc = = = 64 0C. ∆t 96 ln 1 ln ∆t 2 40 DiÖn tÝch bÒ mÆt truyÒn nhiÖt trong tr−êng hîp chuyÓn ®éng song song ng−îc chiÒu theo (4-14): Q = k.Fnc.∆Tnc Q 16255 F= = = 0,22 m2 ./. k.∆t nc 1160.64 123
CH−¬NG I vai trß c¸c hÖ thèng l¹nh trong nÒn kinh tÕ quèc d©n Kü thuËt l¹nh ®· ra ®êi hµng tr¨m n¨m nay vµ ®−îc sö dông rÊt réng r·i trong nhiÒu ngµnh kü thuËt rÊt kh¸c nhau: trong c«ng nghiÖp chÕ biÕn vµ b¶o qu¶n thùc phÈm, c«ng nghiÖp ho¸ chÊt, c«ng nghiÖp r−îu, bia, sinh häc, ®o l−êng tù ®éng, kü thuËt sÊy nhiÖt ®é thÊp, x©y dùng, c«ng nghiÖp dÇu má, chÕ t¹o vËt liÖu, dông cô, thiÕt kÕ chÕ t¹o m¸y, xö lý h¹t gièng, y häc, thÓ thao, trong ®êi sèng vv... Ngµy nay ngµnh kü thuËt l¹nh ®· ph¸t triÓn rÊt m¹nh mÏ, ®−îc sö dông víi nhiÒu môc ®Ých kh¸c nhau, ph¹m vi ngµy cµng më réng vµ trë thµnh ngµnh kü thuËt v« cïng quan träng, kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong ®êi sèng vµ kü thuËt cña tÊt c¶ c¸c n−íc. D−íi ®©y chóng t«i tr×nh bµy mét sè øng dông phæ biÕn nhÊt cña kü thuËt l¹nh hiÖn nay. 1.1 øng dông trong ngµnh chÕ biÕn vµ b¶o qu¶n thùc phÈm 1.1.1 T¸c dông cña nhiÖt ®é thÊp ®èi víi thùc phÈm N¨m 1745 nhµ b¸c häc Nga L«m«n«xèp trong mét luËn ¸n næi tiÕng “Bµn vÒ nguyªn nh©n cña nãng vµ l¹nh“ ®· cho r»ng: Nh÷ng qu¸ tr×nh sèng vµ thèi röa diÔn ra nhanh h¬n do nhiÖt ®é cao vµ k×m h·m chËm l¹i do nhiÖt ®é thÊp. ThËt vËy, biÕn ®æi cña thùc phÈm t¨ng nhanh ë nhiÖt ®é 40÷50oC v× ë nhiÖt ®é nµy rÊt thÝch hîp cho ho¹t ho¸ cña men ph©n gi¶i (enzim) cña b¶n th©n thùc phÈm vµ vi sinh vËt. ë nhiÖt ®é thÊp c¸c ph¶n øng ho¸ sinh trong thùc phÈm bÞ øc chÕ. Trong ph¹m vi nhiÖt ®é b×nh th−êng cø gi¶m 10oC th× tèc ®é ph¶n øng gi¶m xuèng 1/2 ®Õn 1/3 lÇn. NhiÖt ®é thÊp t¸c dông ®Õn ho¹t ®éng cña c¸c men ph©n gi¶i nh−ng kh«ng tiªu diÖt ®−îc chóng. NhiÖt ®é xuèng d−íi 0oC, phÇn lín ho¹t ®éng cña enzim bÞ ®×nh chØ. Tuy nhiªn mét sè men nh− lipaza, trypsin, catalaza ë nhiÖt ®é -191oC còng kh«ng bÞ ph¸ huû. NhiÖt ®é cµng thÊp kh¶ n¨ng ph©n gi¶i gi¶m, vÝ dô men lipaza ph©n gi¶i mì. 3
Khi nhiÖt ®é gi¶m th× ho¹t ®éng sèng cña tÕ bµo gi¶m lµ do: - CÊu tróc tÕ bµo bÞ co rót - §é nhít dÞch tÕ bµo t¨ng - Sù khuyÕch t¸n n−íc vµ c¸c chÊt tan cña tÕ bµo gi¶m. - Ho¹t tÝnh cña enzim cã trong tÕ bµo gi¶m. B¶ng 1-1: Kh¶ n¨ng ph©n gi¶i phô thuéc nhiÖt ®é NhiÖt ®é, oC 40 10 0 -10 Kh¶ n¨ng ph©n gi¶i, % 11,9 3,89 2,26 0,70 C¸c tÕ bµo thùc vËt cã cÊu tróc ®¬n gi¶n, ho¹t ®éng sèng cã thÓ ®éc lËp víi c¬ thÓ sèng. V× vËy kh¶ n¨ng chÞu l¹nh cao, ®a sè tÕ bµo thùc vËt kh«ng bÞ chÕt khi n−íc trong nã ch−a ®ãng b¨ng. TÕ bµo ®éng vËt cã cÊu tróc vµ ho¹t ®éng sèng phøc t¹p, g¾n liÒn víi c¬ thÓ sèng. V× vËy kh¶ n¨ng chÞu l¹nh kÐm h¬n. §a sè tÕ bµo ®éng vËt chÕt khi nhiÖt ®é gi¶m xuèng d−íi 4oC so víi th©n nhiÖt b×nh th−êng cña nã. TÕ bµo ®éng vËt chÕt lµ do chñ yÕu ®é nhít t¨ng vµ sù ph©n líp cña c¸c chÊt tan trong c¬ thÓ. Mét sè loµi ®éng vËt cã kh¶ n¨ng tù ®iÒu chØnh ho¹t ®éng sèng khi nhiÖt ®é gi¶m, c¬ thÓ gi¶m c¸c ho¹t ®éng sèng ®Õn møc nhu cÇu b×nh th−êng cña ®iÒu kiÖn m«i tr−êng trong mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh. Khi t¨ng nhiÖt ®é, ho¹t ®éng sèng cña chóng phôc håi, ®iÒu nµy ®−îc øng dông trong vËn chuyÓn ®éng vËt ®Æc biÖt lµ thuû s¶n ë d¹ng t−¬i sèng, ®¶m b¶o chÊt l−îng tèt vµ gi¶m chi phÝ vËn chuyÓn. * ¶nh h−ëng cña l¹nh ®èi víi vi sinh vËt. - Kh¶ n¨ng chÞu l¹nh cña mçi loµi vi sinh vËt cã kh¸c nhau. Mét sè loµi chÕt ë nhiÖt ®é 20÷0oC. Tuy nhiªn mét sè kh¸c chÞu ë nhiÖt ®é thÊp h¬n. Khi nhiÖt ®é h¹ xuèng thÊp n−íc trong tÕ bµo vi sinh vËt ®«ng ®Æc lµm vì mµng tÕ bµo sinh vËt. MÆt kh¸c nhiÖt ®é thÊp, n−íc ®ãng b¨ng lµm mÊt m«i tr−êng khuyÕch t¸n chÊt tan, g©y biÕn tÝnh cña n−íc lµm cho vi sinh vËt chÕt. Trong tù nhiªn cã 3 lo¹i vi sinh vËt th−êng ph¸t triÓn theo chÕ ®é nhiÖt riªng 4
B¶ng 1-2: ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®Õn vi sinh vËt Vi khuÈn NhiÖt ®é NhiÖt ®é NhiÖt ®é thÊp nhÊt thÝch hîp nhÊt cao nhÊt 15 ÷ 20oC 0oC 30oC - Vi khuÈn −a l¹nh (Psychrophiles) 10 ÷ 20oC 45oC 20 ÷ 40oC - Vi khuÈn −a Êm (Mesophiles) 50 ÷ 70oC 40 ÷ 90oC - Vi khuÈn −a nãng 50 ÷ 55oC (Thermopphiles) NÊm mèc chÞu ®ùng l¹nh tèt h¬n, nh−ng ë nhiÖt ®é -10oC hÇu hÕt ngõng ho¹t ®éng ngoµi trõ c¸c loµi Mucor, Rhizopus, Penicellium. §Ó ng¨n ngõa mèc ph¶i duy tr× nhiÖt ®é d−íi -15oC. C¸c loµi nÊm cã thÓ sèng ë n¬i khan n−íc nh−ng tèi thiÓu ph¶i ®¹t 15%. ë nhiÖt ®é -18oC, 86% l−îng n−íc ®ãng b¨ng, cßn l¹i 14% kh«ng ®ñ cho vi sinh vËt ph¸t triÓn. V× vËy ®Ó b¶o qu¶n thùc phÈm l©u dµi cÇn duy tr× nhiÖt ®é kho l¹nh Ýt nhÊt -18oC. §Ó b¶o qu¶ thùc phÈm ng−êi ta cã thÓ thùc hiÖn nhiÒu c¸ch nh−: Ph¬i, sÊy kh«, ®ãng hép vµ b¶o qu¶n l¹nh. Tuy nhiªn ph−¬ng ph¸p b¶o qu¶ l¹nh tá ra cã −u ®iÓm næi bËt v×: - HÇu hÕt thùc phÈm, n«ng s¶n ®Òu thÝch hîp ®èi víi ph−¬ng ph¸p nµy. - ViÖc thùc hiÖn b¶o qu¶n nhanh chãng vµ rÊt h÷u hiÖu phï hîp víi tÝnh chÊt mïa vô cña nhiÒu lo¹i thùc phÈm n«ng s¶n. - B¶o tån tèi ®a c¸c thuéc tÝnh tù nhiªn cña thùc phÈm, gi÷ g×n ®−îc h−¬ng vÞ, mµu s¾c, c¸c vi l−îng vµ dinh d−ìng trong thùc phÈm. 1.1.2 C¸c chÕ ®é xö lý l¹nh thùc phÈm Thùc phÈm tr−íc khi ®−îc ®−a vµo c¸c kho l¹nh b¶o qu¶n, cÇn ®−îc tiÕn hµnh xö lý l¹nh ®Ó h¹ nhiÖt ®é thùc phÈm tõ nhiÖt ®é ban ®Çu sau khi ®¸nh b¾t, giÕt mæ xuèng nhiÖt ®é b¶o qu¶n. Cã hai chÕ ®é xö lý l¹nh s¶n phÈm lµ xö lý l¹nh vµ xö lý l¹nh ®«ng 5
a) Xö lý l¹nh lµ lµm l¹nh c¸c s¶n phÈm xuèng ®Õn nhiÖt ®é b¶o qu¶n l¹nh yªu cÇu. NhiÖt ®é b¶o qu¶n nµy ph¶i n»m trªn ®iÓm ®ãng b¨ng cña s¶n phÈm. §Æc ®iÓm lµ sau khi xö lý l¹nh, s¶n phÈm cßn mÒm, ch−a bÞ hãa cøng do ®ãng b¨ng. b) Xö lý l¹nh ®«ng lµ kÕt ®«ng (lµm l¹nh ®«ng) c¸c s¶n phÈm. S¶n phÈm hoµn toµn hãa cøng do hÇu hÕt n−íc vµ dÞch trong s¶n phÈm ®· ®ãng thµnh b¨ng. NhiÖt ®é t©m s¶n phÈm ®¹t -80C, nhiÖt ®é bÒ mÆt ®¹t tõ -180C ®Õn -120C. Xö lý l¹nh ®«ng cã hai ph−¬ng ph¸p: a) KÕt ®«ng hai pha Thùc phÈm nãng ®Çu tiªn ®−îc lµm l¹nh tõ 370C xuèng kho¶ng 40C sau ®ã ®−a vµo thiÕt bÞ kÕt ®«ng ®Ó nhiÖt ®é t©m khèi thùc phÈm ®¹t -80C. b) KÕt ®«ng mét pha Thùc phÈm cßn nãng ®−îc ®−a ngay vµo thiÕt bÞ kÕt ®«ng ®Ó h¹ nhiÖt ®é t©m khèi thùc phÈm xuèng ®¹t d−íi -80C. KÕt ®«ng mét pha cã nhiÒu −u ®iÓm h¬n so víi kÕt ®«ng hai pha v× tæng thêi gian cña qu¸ tr×nh gi¶m, tæn hao khèi l−îng do kh« ngãt gi¶m nhiÒu, chi phÝ l¹nh vµ diÖn tÝch buång l¹nh còng gi¶m. §èi víi chÕ biÕn thÞt th−êng sö dông ph−¬ng ph¸p 01 pha. §èi víi hµng thuû s¶n do ph¶i qua kh©u chÕ biÕn vµ tÝch tr÷ trong kho chê ®«ng nªn thùc tÕ diÔn ra 2 pha. C¸c lo¹i thùc phÈm kh¸c nhau sÏ cã chÕ ®é b¶o qu¶n (b¶ng 1-3 vµ 1-4) vµ ®«ng l¹nh thÝch hîp kh¸c nhau (b¶ng 1-5). ë chÕ ®é b¶o qu¶n l¹nh vµ trong giai ®o¹n ®Çu cña qu¸ tr×nh kÕt ®éng hai pha, ng−êi ta ph¶i gia l¹nh s¶n phÈm. Th«ng th−êng thùc phÈm ®−îc gia l¹nh trong m«i tr−êng kh«ng khÝ víi c¸c th«ng sè sau: - §é Èm kh«ng khÝ trong buång: 85 ÷ 90% - Tèc ®é kh«ng khÝ ®èi l−u tù nhiªn: 0,1 ÷ 0,2 m/s; ®èi l−u c−ìng bøc cho phÐp 〈 0,5 m/s (kÓ c¶ rau qu¶, thÞt, c¸, trøng...). - Giai ®o¹n ®Çu, khi nhiÖt ®é s¶n phÈm cßn cao, ng−êi ta gi÷ nhiÖt ®é kh«ng khÝ gia l¹nh thÊp h¬n nhiÖt ®é ®ãng b¨ng cña s¶n phÈm chõng 1 ÷ 2 0C. NhiÖt ®é ®ãng b¨ng cña mét sè s¶n phÈm nh− sau: thÞt -1,2 0C, c¸ tõ 0,6 ÷ -20C, rau qu¶ - 0,84 -4,20C. NhiÖt ®é kh«ng khÝ gia t¨ng 20C th× thêi gian gia nhiÖt kÐo dµi thªm 5h. 6