Khảo sát các tính chất nhiệt - vật lý nhóm giáp xác (tôm sú, tôm bạc, tôm thẻ) ảnh hưởng đến quá trình cấp nhiệt và tách ẩm trong sấy thăng hoa

Ở bài viết này, chúng tôi sẽ công bố kết quả khảo sát một số các tính chất nhiệt – vật lý nhóm giáp xác (tôm sú, tôm bạc, tôm thẻ) ảnh hưởng đến quá trình cấp nhiệt và tách ẩm trong quá trình sấy thăng hoa (STH). Kết quả thu được làm cơ sở dữ liệu cho việc xây dựng mô hình toán giải bài toán truyền nhiệt, truyền khối đồng thời trong điều kiện STH, từ đó xác định chế độ công nghệ STH và ứng dụng STH để bảo quản thủy hải sản nhóm giáp xác (tôm sú, tôm bạc, tôm thẻ) có giá trị kinh tế trong sản xuất công nghiệp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát các tính chất nhiệt - vật lý nhóm giáp xác (tôm sú, tôm bạc, tôm thẻ) ảnh hưởng đến quá trình cấp nhiệt và tách ẩm trong sấy thăng hoa Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 03/2008 VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT CÁC TÍNH CHẤT NHIỆT - VẬT LÝ NHÓM GIÁP XÁC (TÔM SÚ, TÔM BẠC, TÔM THẺ) ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CẤP NHIỆT VÀ TÁCH ẨM TRONG SẤY THĂNG HOA SURVERY THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF CRUSTACEAN GROUP (PENAEUS MONODON, PENAEUS MERGUIENSIS, PENAEUS VANNAMEI) EFFECTED HEAT AND MASS TRANSFER IN PROCESSING FREEZE – DRYING 1 2 3 Nguyễn Tấn Dũng , Trịnh Văn Dũng , Trần Đức Ba 1 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, 2 Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, 3 Trường Đại học Công Nghiệp TP.HCM Tóm tắt Ở bài viết này, chúng tôi sẽ công bố kết quả khảo sát một số các tính chất nhiệt – vật lý nhóm giáp xác (tôm sú, tôm bạc, tôm thẻ) ảnh hưởng đến quá trình cấp nhiệt và tách ẩm trong quá trình sấy thăng hoa (STH). Kết quả thu được làm cơ sở dữ liệu cho việc xây dựng mô hình toán giải bài toán truyền nhiệt, truyền khối đồng thời trong điều kiện STH, từ đó xác định chế độ công nghệ STH và ứng dụng STH để bảo quản thủy hải sản nhóm giáp xác (tôm sú, tôm bạc, tôm thẻ) có giá trị kinh tế trong sản xuất công nghiệp. Từ khóa: khối lượng riêng, nhiệt rung riêng, hệ số dẫn nhiệt Abstract In this paper, we will proclaim result of survery thermophysical properties of crustacean group (Penaeus monodon, Penaeus merguiensis, Penaeus vannamei). Example for: Density, Specific heat, Thermal conductivity of material humidity effected heat and mass transfer in processing Freeze – Drying. That result is data base for work establishing mathematical model heat and mass transfer concurrent in processing Freeze - Drying, since installed technological regime Freeze – Drying and applied conserving fishery food of crustacean group had economic value in industrial production. I. ĐẶT VẤN ĐỀ trong điều kiện đó thì cần phải biết các tính Khi nghiên cứu ứng dụng STH để bảo quản thủy hải sản nhóm giáp xác (tôm sú, tôm chất nhiệt – vật lý của vật liệu đối tượng nghiên cứu. Vì vậy chúng tôi phải đi nghiên bạc, tôm thẻ) có giá trị kinh tế trong công nghiệp sản xuất là vấn đề mới ở Việt Nam, thì cứu khảo sát các tính chất nhiệt vật lý như: 3 khối lượng riêng ρ[kg/m ], nhiệt dung riêng việc xây dựng mô hình toán để giải bài toán truyền nhiệt, truyền khối đồng thời trong điều c[kJ/(kgK)], hệ số dẫn nhiệt λ[W/(mK)] và hệ kiện STH (sấy ở nhiệt độ thấp và áp suất thấp ẩm thuỷ hải sản nhóm giáp xác (tôm sú, tôm nhỏ hơn trạng thái điểm ba thể của ẩm trong 0 vật liệu: 0,0098 C; 4,58mmHg), từ đó làm cơ bạc, tôm thẻ) ảnh hưởng đến quá trình cấp sở khoa học cho việc xác định chế độ công nghệ là rất quan trọng. Tuy nhiên khi đã xây dựng xong mô hình toán và muốn giải được bài toán truyền nhiệt, truyền khối đồng thời 34 2 số dẫn nhiệt độ a = λ/( c.ρ ρ) [m /s] của vật liệu nhiệt và tách ẩm trong sấy thăng hoa. II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là thủy hải sản nhóm giáp xác như: tôm sú, tôm bạc và tôm Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 03/2008 thẻ có giá trị kinh tế. tôm nguyên liệu bóc vỏ, ⇒λ = -3 bỏ đầu và đuôi tạo chiều dài l = 70.10 m, sau đó filet tôm tạo thành dạng phẳng, ghép các tâm phẳng với nhau rồi ép chặt tạo ra môi trường rắn liên tục dạng phẳng, chú ý lực ép vừa phải không làm tôm chảy nước, làm như thế phù hợp với thiết bị nghiên cứu, bề dày tấm phẳng đặt vật liệu nghiên cứu của thiết bị q.δ 0 (t 01 − t 02 ) (3)
Phương trình (3) là cơ sở chế tạo thiết bị để xác định hệ số dẫn nhiệt, thiết bị được chế tạo dạng phẳng, xem hình 1, hai bên là - hai tấm đồng có cùng bề dày là δ1 = 1,5x10 3 [m] và HSDN λ1 = 383,8[W/(mK)], có diện tích -4 2 trao đổi nhiệt là F = axb = 9,2x6x10 [m ] trong được chế tạo có thể điều chỉnh được sao cho phù hợp với kích thước thực tế khi thực đó a >> δ1, tấm đồng bên trái gắn điện trở đốt nghiệm. nóng, hai bề mặt ngoài của hai tấm đồng có dày 2R = 8.10 m; chiều dài l = (70÷75).10 m. gắn hai bộ cảm biến nhiệt độ để đo nhiệt độ 0 0 mặt ngoài tấm đồng T1[ C], T2[ C], bên trong là 2.2. Thiết bị dụng cụ nghiên cứu rỗng có bề dày là δ = 15x10 [m] đặt vật liệu
Tôm làm nghiên cứu có kích thước: bề -3 -3 -3 • Thiết bị đo nhiệt dung riêng của vật rắn cần xác định HSDN là λ[W/(mK)], xung quanh và hệ số dẫn nhiệt do chúng tôi tự chế tạo, xem sơ đồ nguyên lý hình 1 và hình 2. 6 mặt hình hộp phẳng phải bọc cách nhiệt dày • Cân điện tử Satoriusbasic Type BA310S và dụng cụ đo thể tích, các bộ cảm biến đo nhiệt độ. 2.3. Phương pháp xác định các thông số -2 40x10 [m] bằng sứ cách nhiệt, polyurethan và bông thuỷ tinh để đảm bảo cho quá trình truyền nhiệt ổn định đẳng hướng, Ampere kế đo dòng điện I [A], Volt kế đo hiệu điện thế U [V]. nhiệt - vật lý theo các thiết bị trên a/ Khảo sát và đo khối lượng riêng (KLR: Density)
Dùng cân điện tử Satoriusbasic Type BA310S để xác định khối lượng G [kg] vật liệu ẩm.
Dùng thiết bị đo thể tích, cho vào thiết bị 3 V1 [m ] nước, sau đó cho G [kg] vật liệu ẩm đã 3 cân ở trên vào thì thể tích tăng lên là V2 [m ].
Khối lượng riêng của vật liệu ẩm xác định: ρ= G , V2 − V1 3 [kg/m ] (1) b/ Khảo sát và đo hệ số dẫn nhiệt (HSDN: Thermal conductivity)
Ở mô hình dạng phẳng dài vô hạn, và truyền nhiệt ổn định đẳng hướng, theo định Q dt Như vậy: q = = -λ F .τ dx
Mật độ dòng nhiệt qua vách phẳng được xác định: q = luật Furier: Q = -λ.gradt.F.τ Hình 1. Sơ đồ mạch điện của thiết bị đo hệ số dẫn nhiệt λ [W/(m.K)] (2) Q U .I 2 = [W/m ] (4) F .τ F Hệ số dẫn của vật liệu cần khảo sát được xác định: 35 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 03/2008 λ= q.δ (T1 − T2 ) − 2 sau đó cấp nguồn cho điện trở đốt nóng hoạt, q.δ 1 [W/(mK)] (5) λ1 c/ Khảo sát và đo nhiệt dung riêng (NDR: specific heat)
Dùng cân điện tử Satoriusbasic Type BA310S để xác định khối lượng G [kg] vật liệu ẩm cần xác định NDR. Thiết bị được chế tạo ...