Luận văn: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LÀM LẠNH CHÂN KHÔNG TRONG VIỆC BẢO QUẢN BẮP
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
—————
VÕ THIỆN MỸ
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LÀM LẠNH CHÂN KHÔNG
TRONG VIỆC BẢO QUẢN BẮP
Chuyên ngành: KỸ THUẬT NHIỆT
Mã số: 60.52.80
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2014
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Làm lạnh chân không là một trong những phương pháp làm lạnh sơ bộ, có thời gian làm lạnh nhanh (khoảng 20 tới 30 phút). Bản chất của phương pháp này là làm lạnh sản phẩm trong điều kiện chân không có khử ẩm nhờ dàn bay hơi của hệ thống lạnh. Dựa trên mô hình máy lạnh chân không đã được chế tạo từ kết quả đề tài nghiên cứu cấp Sở Khoa học và Công nghệ Tp.HCM do tôi làm chủ nhiệm đề tài và được nghiệm thu loại khá vào 20/5/2011, tôi đã tiến hành nghiên cứu thử nghiệm phương pháp làm lạnh chân không trên bắp ngô, đồng thời viết chương trình mô phỏng nhiệt độ tâm trái bắp theo thời gian bằng ngôn ngữ Matlab với phương pháp sai phân hữu hạn. Sau đó, tôi đã kết hợp thử nghiệm bắp trên mô hình máy lạnh chân không để kiểm chứng thuật toán này và cho kết quả thành công.
SUMMARY OF THESIS
Vacuum cooling is one of the precooling methods with rapid cooling time (about 20 to 30 minutes). The essence of this method is cooling the product in vacuum conditions due to dehumidification evaporator of the refrigeration system. From the model of vacuum cooler which was created under result of the research topic for Department of Science and Technology HCMC carried out by me and it was accessed as good on 20/05/2011, it was conducted with the vacuum cooling method on Corns by me, and a program of simulation at the center of Corns was written by Matlab language with the method of finite difference. Then, I combined it with the model of vacuum cooler in order to check the algorithm and the good result was given.
MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN ………………………………………………………………………………………………………….. iii
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ……………………………………………………………………………… iv
LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ ……………………………………………………………………………… v
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU ……………………………………………………………………………… x
DANH SÁCH CÁC HÌNH ………………………………………………………………………………………… x
DAN SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ ĐƠN VỊ ……………………………………………………………….. xii
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………………………………… 1
1.1.Lý do chọn đề tài ………………………………………………………………………………………………….. 1
1.2.Mục tiêu của đề tài ………………………………………………………………………………………………… 1
1.3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài …………………………………………………………….. 1
1.3.1. Đối tượng ……………………………………………………………………………………………………….. 1
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu ………………………………………………………………………………………….. 1
1.4.Ý ngĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ……………………………………………………………………. 1
1.4.1. Ý nghĩa khoa học …………………………………………………………………………………………….. 1
1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn …………………………………………………………………………………………….. 2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ………………………………………………………………………………………. 3
2.1.Giới thiệu một số phương pháp bảo quản rau quả ……………………………………………………… 3
2.1.1. Các vấn đề chung khi bảo quản rau quả ………………………………………………………………. 3
2.1.1.1.Tác dụng của việc bảo quản ở nhiệt độ thấp [2] …………………………………………………… 4
2.1.1.2.Tác dụng của việc bảo quản khi tách nước [2] …………………………………………………….. 5
2.1.2. Các phương pháp bảo quản lạnh ………………………………………………………………………… 5
2.1.2.1.Làm lạnh sản phẩm bằng cách đối lưu cưỡng bức không khí (forced-air cooling) …….. 5
2.1.2.2.Làm lạnh sản phẩm trong nước lạnh (immersion hydrocooling) ……………………………… 6
2.1.2.3.Làm lạnh bằng cách phun nước lên sản phẩm (hydraircooling) ………………………………. 7
2.1.2.4.Làm lạnh chân không (vacuum cooling) ……………………………………………………………… 8
2.2.So sánh tiêu hao năng lượng một số phương pháp làm lạnh ……………………………………… 12
2.3.Tình hình nghiên cứu làm lạnh chân không trong và ngoài nước ……………………………….. 13
2.3.1. Ngoài nước …………………………………………………………………………………………………… 13
2.3.2. Trong nước ……………………………………………………………………………………………………. 13
2.4.Tính cấp thiết của đề tài ……………………………………………………………………………………….. 13
2.5.Phương pháp nghiên cứu ……………………………………………………………………………………… 14
2.5.1. Phương pháp toán học ……………………………………………………………………………………. 14
2.5.2. Phương pháp thực nghiệm ………………………………………………………………………………. 14
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ TÍNH TOÁN MÁY LẠNH CHÂN KHÔNG ……………………………… 15
3.1.Tính toán bơm chân không [9] ………………………………………………………………………………. 15
3.2.Tính phụ tải lạnh …………………………………………………………………………………………………. 16
3.3.Tính toán chu trình lạnh 1 cấp dùng R22 [10] …………………………………………………………. 17
3.4.Tính toán diện tích truyền nhiệt dàn lạnh [11] …………………………………………………………. 18
CHƯƠNG 4: VIẾT CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN MÁY LẠNH CHÂN KHÔNG BẰNG MATLAB 22
4.1.Sơ đồ khối ………………………………………………………………………………………………………….. 22
4.1.1. Sơ đồ khối tính toán bơm chân không ………………………………………………………………. 22
4.1.2. Sơ đồ khối tính phụ tải lạnh …………………………………………………………………………….. 23
4.1.3. Sơ đồ khối tính toán chu trình lạnh một cấp dùng R22 ……………………………………….. 23
4.1.4. Sơ đồ khối tính toán diện tích truyền nhiệt dàn lạnh …………………………………………… 24
4.2.Lập giao diện chương trình …………………………………………………………………………………… 26
4.2.1. Giao diện tính toán bơm chân không ………………………………………………………………… 26
4.2.2. Giao diện tính phụ tải lạnh ………………………………………………………………………………. 26
4.2.3. Giao diện tính toán chu trình lạnh một cấp dùng R22 …………………………………………. 27
4.2.4. Giao diện tính toán diện tích truyền nhiệt dàn lạnh ……………………………………………. 27
4.2.5. Giao diện chính của chương trình …………………………………………………………………….. 28
CHƯƠNG 5: MÔ HÌNH MÁY LẠNH CHÂN KHÔNG …………………………………………….. 29
5.1.Kết quả tính toán từ chương trình Matlab ………………………………………………………………. 29
5.1.1. Kết quả tính toán bơm chân không …………………………………………………………………… 29
5.1.2. Kết quả tính toán phụ tải lạnh ………………………………………………………………………….. 30
5.1.3. Kết quả tính toán chu trình lạnh 1 cấp dùng R22 ……………………………………………….. 30
5.1.4. Kết quả tính toán diện tích truyền nhiệt dàn lạnh ………………………………………………. 30
5.2.Mô hình máy lạnh chân không ………………………………………………………………………………. 31
5.3.Kết quả thử nghiệm bắp trên mô hình máy lạnh chân không …………………………………….. 36
5.3.1. Các dụng cụ đo ……………………………………………………………………………………………… 36
5.3.1.1.Nhiệt kế ………………………………………………………………………………………………………… 36
5.3.1.2.Ẩm kế …………………………………………………………………………………………………………… 37
5.3.1.3.Cân ………………………………………………………………………………………………………………. 37
5.3.2. Kết quả thí nghiệm bắp trên mô hình ………………………………………………………………… 38
CHƯƠNG 6: MÔ PHỎNG NHIỆT ĐỘ BẮP THEO THỜI GIAN ……………………………….. 42
6.1.Cơ sở lý thuyết …………………………………………………………………………………………………… 42
6.1.1. Phương trình truyền nhiệt ……………………………………………………………………………….. 42
6.1.2. Các điều kiện biên ………………………………………………………………………………………….. 49
6.1.3. Lượng nhiệt hóa hơi ………………………………………………………………………………………. 49
6.1.4. Các phương trình liên quan đến áp suất khí và hơi trong buồng chân không ………….. 50
6.2.Sơ đồ khối tính toán …………………………………………………………………………………………….. 51
6.3.Chương trình mô phỏng nhiệt độ tâm trái bắp …………………………………………………………. 51
6.4.So sánh kết quả từ mô phỏng và thực tế khảo sát ……………………………………………………. 53
CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ………………………………………………………………. 57
7.1.Kết luận ……………………………………………………………………………………………………………… 57
7.2.Kiến nghị ……………………………………………………………………………………………………………. 57
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ……………………………………………………….. 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………………………………………. 59
PHỤ LỤC ……………………………………………………………………………………………………………….. 62
Phụ lục 1: Hàm làm tròn số thứ n sau dấu phẩy ……………………………………………………………. 62
Phụ lục 2: Hàm tra thông số vật lý của không khí khô …………………………………………………… 62
Phụ lục 3: Hàm tính toán thông số không khí ẩm ………………………………………………………….. 62
Phụ lục 4: Hàm tra thông số bão hòa của R22 ………………………………………………………………. 63
Phụ lục 5: Hàm tra thông số hơi quá nhiệt của R22 ………………………………………………………. 66
Phụ lục 6: Hàm tính toán hệ số tỏa nhiệt đối lưu của không khí ……………………………………… 88
Phụ lục 7: Hàm tính toán chu trình lạnh 1 cấp dùng gas R22 ………………………………………….. 88
Phụ lục 8: Mã code giao diện tính toán bơm chân không ……………………………………………….. 89
Phụ lục 9: Mã code giao diện tính toán phụ tải lạnh ………………………………………………………. 92
Phụ lục 10: Mã code giao diện tính toán chu trình lạnh 1 cấp dùng R22 ………………………….. 95
Phụ lục 11: Mã code giao diện tính toán diện tích truyền nhiệt dàn lạnh …………………………. 98
Phụ lục 12: Mã code giao diện chính của chương trình ………………………………………………… 105
PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ………………………………………………………………………….. 107
