Giáo trình phân tích quy trình ứng dụng nguyên lý tốc độ dòng hơi trong áp suất tỏa nhiệt p8

Chia sẻ: Nguyencaokyhoc Hoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

66
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Biết hệ số truyền nhiệt k = 1160 W/m2.K. Tính diện tích truyền nhiệt của thiết bị trong các tr−ờng hợp sau: a) chất lỏng chuyển động song song cùng chiều. b) chất lỏng chuyển động song song ng−ợc chiều. Lời giải Nhiệt l−ợng do chất lỏng nóng nhả ra: Q = G1 Cp1(t1’ – t1”)

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình phân tích quy trình ứng dụng nguyên lý tốc độ dòng hơi trong áp suất tỏa nhiệt 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