Biết ghi nhận dử liệu và tính toán hệ số làm lạnh. So sánh các hình thức làm lạnh khác nhau.Thí nghiệm tính toán hệ số làm lạnh được thực hiện với 03 hình thức làm lạnh: Làm lạnh trong dung dịch nước có đảo trộn, làm lạnh trong dung dịch nước không đỏa trộn, làm lạnh trong không khí. Hệ số làm lạnh của nước đá cưỡng bức > Nước đá tự nhiên > Nước đá khô. Khi làm lạnh bằng nước đá cưỡng bức là trong môi trường đối lưu có nhiệt dung riêng nhỏ nên quá trình truyền nhiệt tốt hơn lạnh bằng nước đá tự nhiên và nước đá khô vì qua thí nghiệm ta thấy môi trường truyền nhiệt khác nhau ảnh hưởng đến tốc độ truyền nhiệt.
Trang 1BÀI 2
XÁC ĐỊNH HỆ SỐ LÀM LẠNH (Cooling rate) THỰC PHẨM
I- Mục đích thí nghiệm:
Biết ghi nhận dử liệu và tính toán hệ số làm lạnh So sánh các hình thức làm lạnh khác nhau.
Thí nghiệm tính toán hệ số làm lạnh được thực hiện với 03 hình thức làm lạnh:
- Làm lạnh trong dung dịch nước có đảo trộn;
- Làm lạnh trong dung dịch nước không đỏa trộn;
- Làm lạnh trong không khí.
II- Tiến hành thí nghiệm:
Trái cây được gắn vào trạm biến tại trung tâm Tiến hành kết nối máy tính với cảm biến thông qua analog đề ghi nhận nhiệt độ sản phẩm và môi trường theo thời gian làm lạnh với khoảng cách giữa 2 lần ghi là 10 giây.
Hình: thiết bị xác định hệ số làm lạnh
Trang 2Cân bằng nhiệt lượng trong quá trình truyền nhiệt từ môi trường đến vật thể (hoặc ngược lại)
dt
dT C V T
T
A
h ( m − ) = ρ P
Với:
- Tm: nhiệt độ môi trường (0C);
- T: nhiệt độ vật thể tại thời điểm t (0C);
- t: thời gian xử lý nhiệt (s);
- ρ : khối lượng riêng của vật liệu (kg/m3);
- V: thể tích vật thể (m3);
- A: diện tích bề mặt vật thể (m2);
- CP: nhiệt dụng riêng của vật thể (J/kgK);
- Tốc độ làm lạnh
P
C V
A h CR
.
ρ Giai đoạn đầu của quá trình làm lạnh hệ phương trình không thẳng việc thêm hệ số hiệu chỉnh để cải thiện mức độ chính xác của phương trình.
CR t
i m
T T
T
. −
=
−
−
T T
T T
i m
−
−
) ln(
Đồng dạng với phương trình y = a0 + a1.x
Với y = ln
−
−
i m
m
T T
T T
và x = t hệ số góc a1 = -CR và giao điểm với trục tung
a0 = ln(j).
III Xử lý số liệu:
Từ dữ liệu ghi nhận đặt:
y = ln
−
−
i m
m
T T
T T
và x = t hệ số góc a1 và giao điểm với trục tung a0 là cơ sở
tính toán CR và j.
Sử dụng hàm số:
=slope (xx,yy) trong tính toán hệ số a1
=itercept (xx,yy) trong tính toán a0
=rsp (xx,yy) trong tính toán hệ số tương quan R2
+ CR = -a1
+ j = e ao
Bảng 1: Kết quả dự liệu được ghi nhận:
Trang 3Nhiệt độ môi trường ( 0 C) 1,4 0 0
CH1 (Nước đá khô)
CH2 (Nước đá
tự nhiên)
CH3 (Nước đá cưỡng bức)
Trang 4410 6.83 26.9 24.6 23.1
Trang 5850 14.17 25.9 20 17.7
Trang 61290 21.50 23.9 15 12.5
Trang 71730 28.83 21.6 11 8.7
Bảng 2: Lấy logarit cơ số e của
i
T T
T T
−
−
∞
∞
Nhiệt độ môi trường
(0C)
Trang 8x = t Y = ln
i
T T
T T
−
−
∞
∞
(Nước đá khô)
CH2 (Nước đá
tự nhiên)
CH3 (Nước đá cưỡng bức)
Trang 9390 6.50 -0.0155 -0.15357 -0.19949
Trang 10830 13.83 -0.05535 -0.34975 -0.45452
Trang 111270 21.17 -0.14015 -0.63908 -0.78988
Trang 121710 28.50 -0.24748 -0.95343 -1.15327
III- Báo cáo kết quả:
1 Biểu đồ biểu diễn thay đổi nhiệt độ theo thời gian với 3 phương pháp làm lạnh:
Trang 132 Hệ số làm lạnh CR và hệ số hiệu chỉnh j:
Từ dữ liệu tính toán ta được hệ số góc a1 và ao của 3 phương pháp làm lạnh
Hệ số làm lạnh CR, hệ số hiệu chỉnh jh và hệ số tương quan R2 của 3 phương pháp làm lạnh
Phương pháp
làm lạnh
Hệ số làm lạnh
CR
Hệ số hiệu chỉnh
jh
Hệ số tương quan
R2
Nước đá
tự nhiên
Nước đá
cưỡng bức
3 Nhận xét hệ số làm lạnh của 3 phương pháp thực hiện:
Hệ số làm lạnh của nước đá cưỡng bức > Nước đá tự nhiên > Nước đá khô Khi làm lạnh bằng nước đá cưỡng bức là trong môi trường đối lưu có nhiệt dung riêng nhỏ nên quá trình truyền nhiệt tốt hơn lạnh bằng nước đá tự nhiên và nước đá khô vì qua thí nghiệm ta thấy môi trường truyền nhiệt khác nhau ảnh hưởng đến tốc độ truyền nhiệt.
4 Tính thời gian làm lạnh giảm 1/2 tương ứng với các thí nghiệm:
Khi thời gian làm lạnh giảm 1/2 ta có bảng số liệu sau:
Trang 14CH1 (Nước đá khô)
CH2 (Nước đá
tự nhiên)
CH3 (Nước đá cưỡng bức)
