Bài giảng Công nghệ lạnh thực phẩm: Chương 1 - Những khái niệm cơ bản và các phương pháp làm lạnh nhân tạo

Bài giảng "Công nghệ lạnh thực phẩm: Chương 1 - Những khái niệm cơ bản và các phương pháp làm lạnh nhân tạo" trình bày các nội dung chính sau: Các khái niệm cơ bản của hệ nhiệt động; Các định luật nhiệt động cơ bản; Các phương pháp làm lạnh nhân tạo cơ bản;... Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Công nghệ lạnh thực phẩm: Chương 1 - Những khái niệm cơ bản và các phương pháp làm lạnh nhân tạo CHƯƠNG I. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH NHÂN TẠO -Hệ nhiệt động: Là tập hợp một hay nhiều vật thể được tách riêng ra để nghiên cứu về những quy luật chuyển hóa năng lượng. -Trạng thái của hệ nhiệt động: là tập hợp những đại lượng vật lý có giá trị xác định đặc trưng cho đặc tính của một hệ nhiệt động tại một thời điểm nào đó. Những đại lượng vật lý đó gọi là thông số trạng thái của hệ nhiệt động. - Trạng thái cân bằng: là trạng thái mà các thông số trạng thái có giá trị đồng đều trong toàn hệ và không đổi theo thời gian nếu không có tác động từ môi trường bên ngoài và bằng thông số của môi trường xung quanh. 19 -Thông số trạng thái cơ bản của hệ nhiệt động: + Thông số cơ bản: là các thông số có thể đo được trực tiếp gồm có nhiệt độ (T, K), áp suất (p, Pa), thể tích riêng phần v (m3/kg). + Hàm trạng thái cơ bản: là các thông số tổng hợp, được tính toán gián tiếp thông qua các thông số cơ bản của hệ nhiệt động. Hàm trạng thái bao gồm: Nội năng: là toàn bộ các dạng năng lượng bên trong của hệ (nội nhiệt năng, nội hóa năng, lực phân tử, nguyên tử…) ký hiệu U (J). Entanpi: là một dạng thế năng nhiệt động, đặc trưng cho khả năng sinh công hữu ích hoặc trao đổi năng lượng với môi trường bên ngoài. Ký hiệu là I hoặc h (J). I =U+P.V Entropi: Là hàm trạng thái đặc trưng cho mức độ không thuận nghịch của một hệ nhiệt động. Ký hiệu S (J/oK). ds=∂q/T 20 Quá trình nhiệt động: là một chuỗi nối tiếp các trạng thái của hệ nhiệt động do có sự trao đổi nhiệt và công với môi trường bên ngoài. Chu trình nhiệt động:là một quá trình nhiệt động khép kín, trong đó hệ nhiệt động sau khi biến đổi qua các quá trình nhiệt động sẽ quay lại trạng thái ban đầu. Môi chất: Để thực hiện quá trình chuyển hóa giữa nhiệt năng thành các dạng năng lượng khác trong chu trình nhiệt động, cần thiết phải thông qua chất trung gian gọi là môi chất. 21 Các định luật nhiệt động cơ bản Định luật nhiệt động một: là hệ quả của định luật bảo toàn năng lượng. Trong một hệ nhiệt động lượng nhiệt sinh ra (hoặc mất đi) khi trao đổi với môi trường xung quanh trong quá trình biến đổi từ trạng thái (1) đến trạng thái (2) bằng sự thay đổi năng lượng cộng với sự thay đổi công của toàn hệ. Q1-2=∆E1-2+L1-2 Hệ quả: q1-2= (i2-i1) -∫v.dp=(i2-i1)+l1-2 trong quá trình đoạn nhiệt (q1-2=0): i2-i1=l1-2 trong quá trình đẳng áp (p=const): q1-2=i2-i1 Định luật nhiệt động hai: Xác định chiều biến đổi tự nhiên của hệ nhiệt động. Trong tự nhiên, nhiệt chỉ có thể truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp. 22 Phương trình trạng thái của khí lý tưởng (Mendeleev-Clapeyron): biểu diễn mối liên hệ giữa các thông số cơ bản của hệ nhiệt động ???? ????. ???? = ????. ???? ???? Chu trình máy lạnh và biểu diễn: để tính toán, thiết kế, phân tích các hoạt động của máy lạnh, người ta thường biểu diễn hoạt động của máy lạnh dưới dạng chu trình nhiệt động của môi chất lạnh được dùng trong máy lạnh (đồ thị logP-i (h) hoặc đồ thị T-S) 23 24 25 Các phương pháp làm lạnh nhân tạo cơ bản Nguyên lý chung: để làm lạnh cần thiết phải tạo ra nguồn có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ môi trường. Nguồn này sẽ nhận nhiệt từ đối tượng cần làm lạnh sau đó lượng nhiệt này sẽ được các hệ thống máy móc thiết bị chuyển tải đi và thải ra môi trường. 1. Môi chất lạnh (môi trường làm lạnh) 2. Bộ phận thải nhiệt (Bộ phận ngưng tụ) 3. Môi trường cần làm lạnh (sản phẩm) 4. Bộ phận sinh công (Máy nén) Nguyên lý làm lạnh nhân tạo 26 Các phương pháp làm lạnh • Phương pháp hòa trộn lạnh • Phương pháp bay hơi chất lỏng • Phương pháp khử từ đoạn nhiệt • Bay hơi khuyếch tán • Phương pháp dãn nở khí có sinh công • Phương pháp tiết lưu không sinh ngoại công • Giãn nở khí trong ống xoáy • Hiệu ứng nhiệt điện 27 Phương pháp hòa trộn lạnh: Hòa trộn muối và nước hoặc nước đá theo những tỉ lệ nhất định. Phương p ...