Giáo trình môn Kỹ thuật lạnh và lạnh đông thực phẩm

Nội dung text: Giáo trình môn Kỹ thuật lạnh và lạnh đông thực phẩm

1. bộgiáodụcvđotạo tr−ờngđạihọcnôngnghiệpihnội
    GS.TS.PhạmXuânV−ợng TS.TrầnNh−Khuyên giáotrình kỹthuậtlạnhvlạnhđôngthựcphẩm HNội–2006 Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 1
2. Ch−ơng1 Nhữngkháiniệmcơbản 1.1.Cơsởnhiệtđộngcủamáylạnh. Truyềnnhiệttừvậtcónhiệtđộthấpđếnvậtcónhiệtđộcaohơnthựchiệntrongmáy lạnhvớitrợgiúpcủachấtlmviệcphụ(môichất)chiphímộtcônghoặcnhiệtl−ợng.Quá trìnhmôichấtthựchiệngọilquátrìnhvòngtrònng−ợchoặclchutrìnhnhiệtđộngng−ợc. Hìnhd−ớichotamộtchutrìnhlạnh. GiảsửvậtAcónhiệtđộthấplT,đặt TC trongvùnglạnh;vậtBcónhiệtđộcaoT Cl môitr−ờngxungquanh;vậtClmôichấtlm việc.Môichấtlmviệchonthnhmộtchu trìnhvòngtròn,lấyđinhiệtl−ợngQ 0từvậtA (bằngcáchbốchơimôichấtởnhiệtđộthấp) sau đó nhận một công L từ ngoi v truyền vovậtBmộtnhiệtl−ợngQ,chiphímộtcôngL. Trong quá trình khép kín, khối l−ợng môi chất không đổi, chỉ thay đổi trạng thái Hình1.1. Sơđồnguyêntắclm việccủamáylạnh liênkếtcủanókhibốchơivng−ngtụ. Dođót−ơngứngvớiđịnhluật1củanhiệtđộnghọccóthểviếtQ=Q 0+L.Kếtquảl vậtBcónhiệtđộcao,nhậnnhiệtl−ợnglớnhơnlấyratừvậtlạnhA. L−ợngnhiệtQ 0,đođ−ợctrong1giờgọilnăngsuấtnhiệt,hoặclcôngsuấtlạnhcủa thiếtbị(KJ). Q0= q 0 . G Trongđó: q0năngsuấtlạnhriêng(tính1Kg),đôikhicòngọilnhiệtriêngsôicủamôichất (KJ/Kg). GL−ợngmôichấtl−uthôngtrong1giờcủathiếtbị. Hiệuquảlmviệccủathiếtbịlạnh,đặctr−ngbởihệsốlạnh. Q q Q 1 ε ===0 0 0 = Q L l QQ− 0 −1 Q0 Trongđó: lcôngriêng(KJ/Kg). Khimôichấtcủathiếtbịlạnhlchấtbịnén(hơi,khíhoặckhôngkhí),chiphícông thựchiệnnén(giảmthểtích)củamôichấtny,nghĩaldùngđểtăngnhiệtđộvápsuất. ởvị tríng−ợclại,khidnmôichấtbịnéngắnliềnvớihonthnhsựlmviệccủanó(Hình1.2). Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 2
3. Điềunychophéptatrìnhbyvòngtròncủathiếtbịlạnhtrongtoạđộpv(ápsuất tuyệtđốivthểtíchriêng)vTS(nhiệtđộtuyệtđốivăngtrôpi). Hình1.2. Chutrìnhng−ợctrongtoạđộpvvTS Trongtoạđộpv,diệntíchd−ớiđ−ờngcongcủaquátrìnhbiểudiễncông,còntrong toạđộTSlnhiệtl−ợng.Diệntích1234trongtoạđộpvlcôngngoihiệuquảl(l hiệucủacôngdnl=l nl d)còntrongtoạđộTSt−ơngđ−ơngvớicôngnylnhiệtl−ợng. Diệntíchab41trênđồthịTSlnăngsuấtlạnhcủathiếtbịq 0,diệntíchc23dlnhiệt l−ợngqtruyềnbởitácnhânvokhôngkhíbênngoi. 1.1.1.ChutrìnhCácnô(Quátrìnhvòngtrònng−ợc). Khảosátchutrìnhlạnh,thựchiệngiữahainguồnnhiệtcónhiệtđộT 1vT 2códung l−ợngnhiệtrấtlớn.Traođổinhiệtng−ợccủamôichấttừnguồnnhiệt,diễnraởnhiệtđộkhông đổi(đẳngnhiệt).Quátrìnhnénvdncủamôichấtxảyrakhôngcótraođổinhiệtbênngoi (đoạnnhiệt). Chutrìnhng−ợctạonênbởihaiđẳngnhiệtvhaiđoạnnhiệt,gọilchutrìnhCácnô. Trongquátrìnhđẳngnhiệt41đ−avomôichấtnhiệtl−ợngq 0(diệntích41ab)lấytừ nguồnnhiệtcónhiệtđộthấp,nghĩaltừmôitr−ờnglạnh.Nhiệtđộcủamôichấtbằngnhiệtđộ môitr−ờnglạnhT 1vkhôngđổi. Hình1.3. ChutrìnhCácnông−ợctrongtoạđộTS. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 3
4. Sauđóhonthnhquátrìnhđoạnnhiệttrongmáynénbắtđầutừápsuấtbanđầup 1 (quátrình12),khôngcótraođổinhiệtvớimôitr−ờngbênngoivnhiệtđộmôichấttăngtừ T1đếnnhiệtđộmôitr−ờngbênngoi,hoặclnguồnnhiệtđộcaoT 2.Quátrìnhnénchiphí mộtcôngnénl n,quátrìnhđẳngnhiệttiếptheo23môichấtnh−ờngnhiệtl−ợngq 1chonguồn cónhiệtđộcaoT 2,nghĩalmôitr−ờngbênngoi(diệntích23ba).Khiđónhiệtđộmôi chấtT 2cũngbằngnhiệtđộmôitr−ờngvkhôngđổi.Đểmôichấtmộtlầnnữacóthểlấynhiệt từnguồnnhiệtđộthấp(môitr−ờnglạnh),nóthựchiệndnđoạnnhiệtkhôngtổnthất(quá trình34)từápsuấtp 2xuốngápsuấtp 1.Traođổinhiệtvớimôitr−ờngkhôngcó,nhiệtđộmôi chấtgiảmtừT 2xuốngT 1,honthnhcôngdnl d. Nh−vậy,khihonthnhchutrìnhCácnông−ợc,nhiệtl−ợngq 0lấytừnguồnnhiệtđộ thấpT 1vtruyềnvonguồnnhiệtđộcaoT 2.Đểthựchiện,cầnchiphímộtcôngl(l=l nl d). Công chi phí cho chu trình ng−ợc Cácnô lý t−ởng biến thnh nhiệt, đ−ợc môi chất truyềnvomôitr−ờngcónhiệtđộT 2.Khôngchỉq 0lấytừmôitr−ờnglạnhmcònnhiệtt−ơng đ−ơngcôngchiphíl. Ph−ơngtrìnhcânbằngnhiệtứngvớiđịnhluậtthứhaicủanhiệtđộnghọccódạng:q= q0+l;côngchiphíchoquátrình:l=qq 0t−ơngứngvớidiệntích1234(phầngạchtrên hình1.3)bằnghiệucủadiệntích23bav14ba. Nhiệtl−ợngq 0lấytừmôitr−ờnglạnhxácđịnhnăngsuấtlạnhcủachutrình.Dođó năngsuấtlạnh1Kgmôichấtgọilnăngsuấtlạnhkhốicủatácnhân(KJ/Kg).TrênđồthịT S,q 0vlđ−ợcbiểudiễnbằngdiệntích,đốivớichutrìnhCácnôcódạng: q0= TS 1 ( a − S b ) l=( TTS2 − 1 )( a − S b ) VkhithayvocôngthứctínhhệsốlạnhcủachutrìnhCácnôtacó: T1 ( Sa− S b ) T1 1 ε K = = = ()()TTS21−a − S b TT 21 −θ − 1 Từđósuyrarằng,hệsốlạnhcủachutrìnhCácnông−ợc,khôngchỉphụthuộcvotính T  chấtvậtlýcủamôichấtdùngmcònđ−ợcxácđịnhbởitỉsốnhiệtđộbiên θ = 2  nghĩal T1  nhiệtđộmôitr−ờnglạnhvmôitr−ờngxungquanh.Hệsốlạnhcnglớnkhinhiệtđộmôi tr−ờnglạnhcngcao(T 1)vnhiệtđộmôitr−ờngxungquanhT 2cngthấp). Độlớn εcnglớn,sựlmviệccủamáylạnhcngkinhtế. ởnhiệtđộđchoT 1,T 2,chutrìnhCácnôcógiátrịhệsốlạnhcaonhấtsovớicácchu trình khác, do đó chu trình Cácnô l chu trình lạnh tiêu chuẩn. Các chu trình khác trong khoảngnhiệtđộT 1T2đchochiphícônglớnhơnchutrìnhCácnô. Trongđiềukiệnlmviệcthựccủathiếtbịlạnh,nguồnnhiệtđộthấplvậtlạnh(không khí,sảnphẩm,đất);nguồnnhiệtđộcaolmôitr−ờnglạnh(khôngkhíhoặcn−ớc)nhiệtđộmôi chấtluôncầnthấphơnnhiệtđộmôitr−ờnglạnh(độlớn ∆t1hình1.3).Chỉkhiđónhiệtl−ợng từmôitr−ờnglạnhsẽchuyểnđếnmôichấtlạnhhơntrongquátrìnhdn41;mặtkhácnhiệt độmôichấtcầncaohơnnhiệtđộmôitr−ờng( ∆t2),đểnhiệtcóthểchuyểntừmôichất(quá Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 4
5. trình23)von−ớchoặcvokhôngkhí.Khiđóchutrìnhlạnhthựchiệntrongkhoảngnhiệt độgiớihạnvcóhiệuquảnăngl−ợngnhỏ(lạnh)nghĩalhệsố εnhỏ. 3 Năngsuấtlạnhthểtíchq v(KJ/m )lđặctínhquantrọngcủachutrìnhCácnông−ợc. Đóltỷsốgiữanăngsuấtlạnhkhốiriêngq 0vớithểtíchriêngcủamôichấtv 1ởđầuthờikỳ néncủamáynén,nghĩal: q 0 qv = v 1 Đạil−ợngnyxácđịnhbởithểtíchgiờcủamáynén,nghĩalđặctínhcấutạocủamáylạnh. 1.1.2.Đồthịnhiệtđộng. Đểtínhtoánchutrìnhmáylạnh,cầnxácđịnhcácthôngsốcủamôichấtsửdụngcho đồ thị v các bảng gia công trên cơ sở lý thuyết v thực nghiệm. Phổ biến nhất l đồ thị entanpyvăngtrôpi,tậphợpcácđ−ờngcongđặctr−ngtoạđột−ơngứngcủaquátrìnhnhiệt động,chophéptìmgiátrịcủathôngsốmôichấttạicácđiểmbấtkỳcủaquátrìnhkhảosát. a/Đồthịăngtrôpi(Hình1.4a) a/b/ Hình1.4. CấutrúcđồthịTS(a)vbiểudiễnquátrình(b). Trục honh đặt ăngtrôpi S, các đ−ờng thẳng đứng (thẳng góc với trục S) có giá trị khôngđổi,nghĩalđoạnnhiệt.TrụctungđặtgiátrịnhiệtđộtuyệtđốiT,cácđ−ờngngangl đ−ờngđẳngnhiệt.Trênđồthịxâydựnghaiđ−ờngconggiớihạnx=0(ứngvớichấtlỏngbo ho)vx=1(ứngvớimôichấtbohokhô).Giữahaiđ−ờngconglvùngIIcủahơiẩm. Trạngtháicủahơiẩmđặctr−ngbởimứcđộkhôxthayđổitừ0đến1.Trongvùngnyvẽ đ−ờnghml−ợngẩmkhôngđổi(x=const)chothấyl−ợnghơikhôngđổitronghỗnhợplỏng hơi.Vẽđ−ờngápsuấtkhôngđổi(đẳngáp)P=const;thểtíchriêngkhôngđổi(đẳngtích)v= constventanpykhôngđổiđẳngentanpy(i=const).Đẳngtíchtrongvùnghơiẩmtrùngvới đẳngnhiệt,còntrongvùnghơiquánhiệtdựngđứnglêntrên.Đ−ờngptrongvùnglỏngkhông đ−avo;thựctếnằmbêntráiđ−ờngconggiớihạn.Đ−ờngconggiớihạnbêntráitáchvùngII (hơiẩm)khỏivùngIchấtlỏngquálạnh.Đ−ờngconggiớihạnbênphảitáchvùnghơiẩmII khỏivùngIIIhơiquánhiệt.Quátrìnhnhậnvnh−ờngnhiệtt−ơngđ−ơngvớil−ợngnhiệtchi phíđểnénmôichấthoặcnhậnkhidn(trịsốldiệntíchcácvùngtrênđồthịTS).Nhiệtcấp Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 5
6. chomôichấttrongquátrìnhđẳngnhiệt12(hình1.4b)biểudiễnbởidiệntích12ab. Nhiệttáchratrongquátrìnhđẳngáp34ldiệntích34dc. Đ−ờngcongtráivphảiđiquađiểmchuẩnK;môichấtởđiểmnyhontonởtrạng tháihơi.D−ớiđiểmK,môichấtcóthểởcảtrạngtháihơihoặclỏng. b/Đồthịentanpy(Hình1.5a) Đ−ờngnằmngangsongsongvớitrụchonhlđ−ờngđẳngáp(p=const),đ−ờngthẳng đứnglđ−ờngđẳngentanpy(i=const).Trênđồthịth−ờngsửdụngtỉlệxích(lgp). Trongvùnghơiẩm,đồthịlgpilđ−ờngthẳngtrùngvớiđ−ờngđẳngáp.Trongvùng hơiquánhiệt,đ−ờngcongđixuống.Trongvùnglỏngđ−ờngcongđilên.Giátrịnhiệtđộtrong đồthịth−ờngchotrongbảng.Đ−ờngđẳngtíchlđ−ờngchấmchấm.Đ−ờngđoạnnhiệt (S=const)lđ−ờngcongxiên.Đ−ờngcóhml−ợnghơikhôngđổilđ−ờngchấmchấm. Nhiệtvcôngcủaquátrìnhđoạnnhiệttrongđồthịlgpikhôngbiểuthịbằngdiệntích mlmộtđoạntrêntrụchonh(Hình1.5b). a/b/ Hình1.5. Cấutrúcđồthịnhiệtpi(a)vbiểudiễnquátrìnhnhiệtcủanó(b). Vídụ:nhiệtđ−avoquátrìnhđẳngnhiệt12bằnghiệu(i 2i 1)đoạn(12)trênđ−ờng giớihạn.Entanpyđobằng(KJ/Kg). Thôngsốcủacácđiểmnằmtrênđ−ờngconggiớihạn,tìmtrênđồthịhoặcbảnghơi bohocủamôichất(t−ơngứngvớinhiệtđộhoặcápsuấtboho).Thôngsốcácđiểmtrong vùnghơiquánhiệtcũngtìmt−ơngtựtrên.Cácbảngvđồthịchoởphụlục. Takhảosáttínhtoánthựctếchỉgiátrịăngtrôpiventanpytrongquátrìnhcụthểthay đổitrạngtháimôichất. ăngtrôpiventanpytínhtừđiềukiệnbanđầuứngvớitrạngtháichất lỏngbohoở0 0C. SựthayđổiăngtrôpidS=dq/Txácđịnhh−ớngthayđổinhiệttrongquátrình.Tăng ăngtrôpicủamôichất,nhậnnhiệt(dS>0;dq>0),giảmăngtrôpimấtnhiệt(dS<0,dq<0), ăngtrôpikhôngđổi(S=const)đặctr−ngquátrìnhđoạnnhiệtthayđổitrạngtháicủamôichất Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 6
7. (dq=0).Tăngăngtrôpitrongquátrìnhnhiệtthựclquátrìnhtraođổinhiệtkhôngng−ợc(quá trìnhthuận). TrongđồthịTSdiệntíchphíad−ớicácđ−ờngcủaquátrình,chiếutrêntrụchonh,l l−ợngnhiệtnhận(mất)hoặclcôngcủaquátrìnhTdS=dq. Trongquátrìnhđẳngáp(p=const)l−ợngnhiệtnhậnvnh−ờngxácđịnhbằnghiệu entanpycuốivđầucủaquátrìnhq 12=i 2i 1. Khinénvdnmôichấtđoạnnhiệt,côngcủamáycũngbiểudiễnbằng: l=i 2i 1. Dođó,ởđồthịlgpi,nhiệthoặccôngcủaquátrìnhcóthểxácđịnhbằngđoạntrên trụchonh,ứngvớihiệusốentanpytrênđ−ờnggiớihạncủaquátrìnhcụthể. 1.2.Tácnhânlạnhvmôitr−ờngtruyềnlạnh. 1.2.1.Tácnhânlạnh. Tácnhânlạnhlmôichấtlmviệccủamáylạnh,thựchiệnvhonthnhchutrình Cácnô.Trongquátrìnhnynhiệtlấyratừmôitr−ờnglạnhtruyềnvomôitr−ờngnhiệtcao hơn(khôngkhí,n−ớc). Vềmặtlýthuyếttácnhânlạnhcóthểsửdụngcácchấtlỏngbấtkỳ,tuynhiênchỉcó mộtsốđápứngđ−ợcyêucầuđặcbiệt:nhiệtđộng,hoálý,tínhkinhtế, Tính chất nhiệt động của tác nhân gồm: nhiệt độ sôi trong áp suất khí quyển (0,10133MPa),ápsuấtbốchơi,ng−ngtụ,năngsuấtlạnhthểtích,nhiệthoáhơi, Tínhchấthoálýcủamôichấtlquantrọng:mậtđộ,độnhớt,hệsốdẫnnhiệt,tínhăn mònkimloạivnhữngvậtliệukhác.Khimậtđộvđộnhớtnhỏ,lmgiảmsứccảnchuyển độngvgiảmtổnthấtápsuấttronghệthống. Hệsốdẫnnhiệtcao,lmtốtquátrìnhbốchơivng−ngtụvìnângcaođ−ợcc−ờngđộ truyềnnhiệttrongbộphậntraođổinhiệt.Khảnănghotanmôichấttrongdầubôitrơn,tuy thayđổinhiệtđộsôicủahỗnhợpnh−ngbảođảmchếđộbôitrơntốtchomáynén,khônglm giảmc−ờngđộtruyềnnhiệttrongbốchơivng−ngtụ. Môichấtkhônghotantrongn−ớc,vìcón−ớctronghỗnhợpdẫnđếntạothnhbọtv lmhạichochutrình.(lmtắcđ−ờngốngdẫndon−ớcđóngbăng). Cácyêucầutrênrấtkhóđápứngđồngthờiđốivớimôichất,dođóviệclựachọnmôi chấttrongmỗitr−ờnghợpcụthểphụthuộcvocôngdụngvđặcđiểmcấutạocủamáy,cũng nh−vođiềukiệnlmviệcvphụcvụcủanó.Tínhchấtvậtlýcơbảncủatácnhânlạnh (môichất)trongphụlục.Môichấtdùngtrongkỹthuậtlạnhcóđộctínhkhácnhau.Sựnguy hiểmđốivớing−ờiđánhgiáquamậtđộchophéptrongkhôngkhí(mg/m 3)vídụ: Amôniăc(R717)chophép20mg/m 3. Fréon12300mg/m 3. Fréon223000mg/m 3. Hỗnhợpcủacácfréonrấtdễbịròrỉ,khôngđộcnh−ngcácsảnphẩmphânhuỷcủa chúngrấtnguyhiểmkhicóngọnlửavìnótạothnhkhíđộcfosgen(OCCl 2).Pháhuỷ tầngôzôn. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 7
8. a/Amôniắc: Đ−ợcsửdụngtrên100nămnay,lchấtlỏnggiárẻ,đặctínhcôngnghệvnhiệt độngtốt.Ng−ợclạicótínhđộcvcóthểcháy.Dùngchủyếutrongcôngnghiệp(côngsuất 0 lạnhtới50KW);nhiệtẩnhoáhơilớn(r=313,89Kcal/Kgởnhiệtđộhoáhơi15 C).NH 3ho tantrongn−ớcnênkhôngbịtắcẩmtrongquátrìnhlmviệccủamáylạnhnếucóẩmlọtvo hệthống.Khônggâytáchạipháhuỷtầngôzônnh−cácchấtfréon.Nguyhiểmvđộchạivới conng−ời.Vớinồngđộtrongkhôngkhílớnhơnhoặcbằng5%thểtíchtrong30phútcóthểgây chếtngạt. Dễgâynổ:thnhphầnhỗnhợpnổtrongkhôngkhíl16 ữ25%theothểtích;tácdụng vớiđồngvcáckimloạimukhác,dođótronghệthốnglạnhkhôngđ−ợcdùngđồngvcác kimloạimu.Nếubịròrỉ,NH 3dễhấpthụvosảnphẩmgâymùikhóchịuvlmtăngpHbề mặtsảnphẩm,visinhvậtsẽpháttriểnởsảnphẩmny.(Hình1.6)trìnhbyđồthịentanpycủa amôniắc. cơsở á psuấtp(bar) psuấtp(bar) á Entanpy h(KJ/Kg) Thayđổitỉlệxích a ápsuấtp(bar) môniắc(NH 3)R717 Hình1.6. Đồthịentanpycủaamôniắc. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 8
9. b/Nhữnghalogen: lnhữngdẫnxuấtcủamêtan(CH 4)vethan(C 2H6),trongđónhữngnguyên tửclovflođ−ợcthaythếbằngmộtsốnguyêntửhydrô.Mộtsốtrongchấtlỏngloạinyphân tửkhôngcóhyđrôthìkhôngnguyhiểmđốivớiconng−ờivkhôngcháy.Ng−ợclạinórấtbền vsựkhuếchtáncủanótrongtầngbìnhl−u,d−ớitácdụngcủatiacựctímcủamặttrời,gây pháhuỷtầngôzôn.DođótheohiệpđịnhMôngtrêan,hạnchếsửdụngmộtsốchấtlỏng halogen,đặcbiệtR12trongthiếtbịlạnhvR11trongcáchnhiệt.Trongt−ơnglaichấtlỏng mớithaythếchoR12(R134a)vR11(R123hoặcR141b).R22tuyảnhh−ởngtớitầngôzôn yếuhơnR12,nh−ngtrongt−ơnglaisửdụngnócũngbịhạnchế. á psuấtp(bar) psuấtp(bar) á Entanpy h(kJ/kg) ápsuấtp(bar) Thayđổitỉlệxích (CHClF 2) R22 Hình1.7. ĐồthịentanpycủaR22. Độđộccủamộtsốtácnhânlạnhchotrongbảng1.1. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 9
10. Bảng1.1. Độđộccủamộtsốtácnhânlạnhtrongkhôngkhí. Loạitác Nồngđộđộctrongkhôngkhíở21 0C Thờigiantácdụng(h) nhân Phầntrămthểtích g/m 3 NH 3 0,5 ữ0,6 312 ữ418 1/2 R113 4,8 ữ5,2 373 ữ404 1,0 CO 2 29 ữ30 532 ữ550 1/2 ữ1,0 R11 10,0 570 2 R22 18,0 ữ22,6 640 ữ810 2 R12 28,5 ữ30,4 1140 ữ1530 Chuộtbạchbịtácdụng2hkhôngthấytai biếnrõ. Bảng1.2. Tínhchấtnhiệtđộngcủatácnhânlạnhvkíchth−ớct−ơngđốicủamáynén. ápsuấtng−ngở ápsuấtsôiở Năngsuất Năngsuất Kíchth−ớc Tácnhân 30 0C(MPa) 15 0C(MPa) lạnhkhối lạnhthểtích t−ơngđốicủa l−ợng(kJ/kg) (kJ/m 3) náynén Amôniắc 11,67 2,35 1104,5 2170,4 1 R22 12,0 3,0 161,7 2044,7 1,06 R142 3,93 0,79 179,2 650,7 3,33 1.2.2.Môitr−ờngtruyềnlạnh. Chấtmangnhiệt(hoặcchấttảilạnh)lchấttrunggianđểtáchnhiệtkhỏiđốit−ợnglm lạnhvtruyềnvotácnhânlạnh.Truyềnnhiệtnh−thếth−ờngxẩyraởkhoảngcáchnođóđối vớiđốit−ợngcầnlmlạnh. Yêucầukỹthuậtđốivớichấtmangnhiệt(chấttảilạnh):Nhiệtđộđóngbăngthấpv độnhớtkhôngđángkểởnhiệtđộthấp,nhiệtdungcao,giárẻ,khônghạikhôngcháy,ổnđịnh. Sautaxétmộtsốchấttảilạnhthôngdụng. a)Khôngkhí. Không khí l hỗn hợp các khí khác nhau. Thông số chính của không khí l độ ẩm (tuyệtđốivt−ơngđối),hml−ợngẩm,entapy,nhiệtdung,độdẫnnhiệt.Trongkhôngkhí th−ờngcó3 ữ4%hơin−ớc(ởViệtNamgiátrịnykhácao).Khôngkhíẩmkhảosátnh−l hỗnhợpcủahaikhílýt−ởng:khôngkhíkhôvhơin−ớc. ápsuấtchungcủakhôngkhíẩmbằngtổngápsuấtriêngphầnkhôngkhíkhôváp suấthơin−ớc. P= PK + P h Trongđó: PKápsuấtriêngphầnkhôngkhíkhô Phápsuấthơin−ớc Khốil−ợngriêngcủakhôngkhíẩmởnhiệtđộtuyệtđốiTbằngtổngkhốil−ợngriêng khôngkhíkhôvhơin−ớc. ρ= ρK + ρ h ởnhiệtđộcao,khốil−ợngriêngcủakhôngkhíẩmgiảm.Trongđiềukiệncùngápsuất vnhiệtđộ,khôngkhíẩmnhẹhơnkhôngkhíkhô. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 10
11. Môitr−ờngkhôngkhícó−uđiểm:rẻ,dễvậnchuyểnvotậncácnơicầnlmlạnh, khônggâyđộchại,khôngănmònthiếtbị.Tuynhiênsửdụngkhôngkhícũngcónh−ợcđiểm sau:hệsốcấpnhiệt αnhỏ;ởtrạngtháiđốil−utựnhiên α=6 ữ8Kcal/m 2.h.độ.Ng−ờitacó thểtăngvậntốckhôngkhí,tuynhiên αcũngtăngkhôngnhiều.Vídụkhiv=1,52m/s thì α=9Kcal/m 2.h.độ v=5m/sthì α=24Kcal/m 2.h.độ v=10m/sthì α=30Kcal/m 2.h.độ Thựctếkhiv>10m/sthìhiệusuấtlạnhtăngkhôngđángkể,lmkhôbềmặtsảnphẩm hoặctăngc−ờngquátrìnhôxihoá. b/N−ớc: cónhiệtdungcao(lớnhơn4lầnsovớikhôngkhí)rấttốtchochấttảilạnhnh−ng nhiệtđộđóngbăngcaonênphầnnohạnchếsửdụng.Ng−ờitachỉdùngởnhiệtđộcaohơn0 0C. c/Dungdịchmuối. Muối ăn ngoi thnh phần chính l NaCl, còn chứa các thnh phần muối khác nh− CaCl 2,MgCl 2,KCl, trongđóCaCl 2liênkếtvớidungdịchprôtêinvaxítbéotạothnhCanxi anbuminatkhônghotan,lmtăngđộcứngvgiảmmứcđộtiêuhoácủasảnphẩm.MgCl 2 lmcứngsảnphẩmvtăngvịđắngcủanó. N−ớcmuốidùnglmchấttảilạnhởnhiệtđộd−ới00C.Th−ờngdùngphổbiếndung dịchn−ớccloritcanxi.Tínhchấtvậtlýcơbảnchotrongphụlục. Tínhchấtn−ớcmuốiphụthuộcvođộđậmđặccủamuốitrongdungdịch.Tăngđộ đậmđặc,nhiệtđộđóngbăngcủan−ớcmuốigiảmtớiđiểmKT,ứngvớinhiệtđộđôngđặccủa dungdịchmuốiởdạnghỗnhợpđồngnhấttinhthểmuốivn−ớcđá.Tăngđộđậmđặccủa muốisẽlmtăngnhiệtđộđóngbăngcủadungdịch táchbăng tách muối táchbăng tách muối g/100gH O g/100 gH O 2 2 a/b/ Hình1.8. Đồthịnhiệtđộđôngcứngcủadungdịchn−ớcNaCl(a)vCaCl 2(b). (nhánhphảicủađ−ờngconghình1.8).ĐiểmKTđốivớidungdịchn−ớcmuốiNaClđặctr−ng ởnhiệtđộ21,2 0Cvhml−ợng29%(theokhốil−ợng)muốitrongn−ớc.Đốivớidungdịch 0 0 CaCl 2vMgCl 2t−ơngứngl55 C,42,7%v33,6 C,27,6%. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 11
12. Khităngđộđậmđặclmtăngmậtđộn−ớcmuốivgiảmnhiệtdungdẫntớităngchi phínăngl−ợngchochutrìnhtronghệthốnglạnh.Chínhvìthếng−ờitachọnđộđậmđặcgiới hạntrongvùngdungdịchkhôngboho,nằmphíatrênđ−ờngcongkếttinh. Dungdịchcloritcanxidùngđểtạonênnhiệtđộtới50 0C,dungdịchmuốiăn đến 15 0C.N−ớcmuốigâyrỉkimloại.Đểgiảmtáchạicủamuốith−ờngng−ờitabổ xungthêmnh−bicrômatnatri. d/Chấttảilạnhrắn. ChấttảilạnhrắnởViệtNamth−ờngdùngđá−ớt(đácây)vđákhô(tuyếtcácbonic). Đá−ớt:Đácâyđ−ợcsảnxuấtvớikhốil−ợng10,20,25,50Kg/1cây.Đácâykhi dùngth−ờngnghiềnnhỏđểtăngdiệntíchtiếpxúc,lmlạnhđ−ợcnhanh.ẩnnhiệthotancủa đál80Kcal/Kg.Đốivớiđálmlạnhthựcphẩmhoặcđểănphảiđảmbảotiêuchuẩnd−ới100 vikhuẩn/cm 3vkhôngcóvikhuẩnE.Côli. N−ớctr−ớckhichođôngđặccầnđ−ợcxửlýbằngNaClO,Ca(OCl) 2,NaNO 3,H 2O2, Cầnl−uý,nồngđộkhíClOcònlạitrongđáphảinhỏhơn5080mg/l. Đákhô:Đákhôthănghoathunhiệtlớnvởnhiệtđộthấpnêndùngbảoquảncácsản phẩmkỵẩmvdùnglmlạnhđông. Đákhôdùngnhiềutrongcôngnghiệpthựcphẩm.ViệtNamđsảnxuấtđ−ợcđákhô dạngkhốivdạngviên. 1.3.Kháiniệmcơbảnvềkỹthuậtlạnhvlạnhđôngthựcphẩm. Kháiniệm“lạnh”lchỉtrạngtháivậtchấtcónhiệtđộthấphơnnhiệtđộbìnhth−ờng. Nhiệtđộbìnhth−ờnglnhiệtđộthíchhợpvớicơthểconng−ời,daođộngtrongkhoảng+18 0C đến+25 0C.Nhiệtđộđócóthểcoilgiớihạntrêncủalạnh. Ng−ờitaphânbiệtlạnhth−ờng,lạnhđông,lạnhđôngthâmđộvlạnhtuyệtđối: 0 0 0 Lạnhth−ờng+18 C>t >t đóngbăng 0 0 0 Lạnhđôngt đóngbăng >t >100 C Lạnhthâmđộ100 0C>t 0>200 0C Lạnhtuyệtđối(lạnhCryo)200 0C>t 0>272,999985 0C. 1.3.1.Tổnthấtvbảovệthựcphẩm. Ng−ờitađđánhgiárằng,ởmộtsốvùngtrênthếgiớicótới50%thựcphẩmcầnthiết bitổnthấttrongkhoảngthờigiangiữasảnxuấtvtiêuthụ.Tạicácn−ớcnóngẩmvấnđềtrở nêncótầmquantrọngđặcbiệt.Nhữngbiệnphápbảoquảntruyềnthốngkhôngđủhoặcquá đắt,dođócầncóbiệnphápkỹthuậtcóhiệuquảđểbảoquảnchúng. Tácnhânpháhoạiquantrọngnhấtlcácloigặmnhấm,sâubọvvisinhvật(nấmv vi khuẩn) hơn nữa chính con ng−ời do thiếu hiểu biết hoặc cẩu thả, phân bố hoặc đặt thực phẩmtrongđiềukiệnthuậnlợichosựbiếnchấtkhácnhau,nguồngốcvậtlý,hoáhoặcvisinh, ng−ờitiêudùngkhôngthểchấpnhận. Mộtyếutốkháctrìnhđộvănhoávpháttriểncủac−dânch−acao,cũnggópphần votổnthấtcủathựcphẩm. Vấnđềbảoquảnthựcphẩmkhônghềđơngiản,bởivìcácyếutốsinhhọc,biệnpháp kỹthuậtlựachọncóthểảnhh−ởngtớitổnthấtxuấthiệnkhixửlý,tồntrữ,vậnchuyểnvphânphối. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 12
13. Thựcphẩmcủanhândântrênthếgiớikhôngngừngtăngđòihỏiphảicốgắngthựchiện cácbiệnphápđểgiatăngsảnphẩm,giảmcáctổnthấtcóthểcó.Đâylvấnđềdothựctiễnđề ravđòihỏiphảicónhữngbiệnpháphữuhiệuđểbảoquảnthựcphẩmđạtchấtl−ợngcao. Ng−ờitaphânthựcphẩmthnhhainhómlớntheonguồngốccủanó:thựcphẩmcó nguồngốcthựcvậtvthựcphẩmcónguồngốcđộngvật.Loạithứnhấtthuộcloạisảnphẩm sốngtr−ớchoặctrongthờigianbảoquản.Loạithứhailloạiđ−ợcgiếtmổđểsửdụng.Tất nhiêncảhailoạicómộtđặcđiểmchungliênquantớitínhchấtvậtlývthnhphầnhoáhọc củanó.Thựcphẩmdễh−hỏngđỏihỏibảoquảnởchếđộđặcbiệtvvậnchuyểnđặcbiệtđể kéodithờihạnphânphối. Thực phẩm có tính chất vật lý rất khác nhau, nh−ng chúng luôn chứa n−ớc, gluxit, prôtêin,muốikhoángvvitaminvớitỷlệkhácnhauphụthuộcvoloithựcphẩm.Phầnlớn sảnphẩmrauquảvcácsảnphẩmtừđộngvật,n−ớclyếutốchínhliênquantớisựh−hỏng củanó.Dohml−ợngn−ớccaovthnhphầnhoáhọccủasảnphẩmthựcphẩmdễbịh−hỏng. Sựbiếnchấtdosựchuyểnhoá(hôhấp,lênmen,thuỷphân,oxyhoá )hoặcquátrìnhtựtiêu hoặcthốirữa.Tácnhâncủacácphảnứngnylcácenzimnộisinh(tồntạitựnhiêntrongsản phẩm)hoặcngoạisinh. Thựcphẩmtr−ớc,trongvsaukhibảoquảnsẽcóhiệnt−ợngmấtn−ớc. 1.3.2Enzimvvisinhvật. Enzimlnhữngtếbosốngchấtxúctácsinhhọc.Nótácdụngnênmỗiphảnứngvới môichấtcủathnhphầnvhìnhthnhcácphântửxácđịnh.Hoạtđộngcủamỗienzimphụ thuộcvonhiệtđộ,l−ợngprôtêin Nócũngđ−ợcđiềuchỉnhcáchoạtchấtkhácnhau.Một l−ợngenzimngừnghoạtđộngsaukhimôchết,lmh−hỏngchấtl−ợngcủathựcphẩm.Visinh vậtcóthểhuỷhoạicácloạithựcphẩm,tựpháttriểnvphânhuỷcácchấtthnhphần:Sựh− hỏngcủasảnphẩmđôikhilạicóhạichosứckhoẻng−ờitiêudùng(gâybệnhhoặctổnghợp cácchấtđộc). Ngoinhiệtđộ,nhữngyếutốảnhh−ởngtớisựpháttriểncủavisinhvậtl: Độẩm:vikhuẩnvnấmchỉpháttriểntrongmôitr−ờngđủẩm.Vikhuẩnchỉcóthể sinhsôinếu“n−ớchoạttính”baogồmgiữa0,91v0,98.Đốivớinấmthìcaotới0,80(tagọi P n−ớchoạttính Aw = .ởđâyPápsuấtcânbằngcủahơin−ớcởbềmặtsảnphẩm.P wáp Pw suấthơibohocủan−ớcnguyênchấtởcùngnhiệtđộ). ôxy:nhữngmốchảokhí(chúngcầnoxyđểpháttriển),nh−ngnhữngnấmkhác(men) thìcóthểhảokhíhoặcyếmkhí,cầnhoặckhôngcầnoxy.Vikhuẩncóthểhảokhí,yếmkhí hoặckhôngbắtbuộc. ĐộPH:Nấmtựpháttriểntrongmôitr−ờngcóđộPH=2ữ8,5,tối−ul46(môi tr−ờngaxít).Đốivớivikhuẩn,tối−uPH=68. 1.3.3. ảnhh−ởngcủanhiệtđộtớiphảnứngsinhhoávsựpháttriểncủavisinhvật. Đặctr−ngtácđộngcủanhiệtđộtớiphảnứngsinhhoálthôngsố“Q 10 ”,Q 10 ltỷsố 0 giữatốcđộphảnứngđchoởnhiệtđộ θ,V θ.Tốcđộphảnứngởnhiệtđộ( θ10 C)lV (θ10) . Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 13
14. Vθ Q10 = V()θ −10 GiátrịcủaQ 10 nóichungkhôngđổiđốivớiphảnứnghoáhọcđơngiản.Giátrịcủa hằngsốbaogồmgiữa2v30,nh−ngth−ờnggiữa2v3.Sảnphẩmthựcphẩmlhệthốnghoá cựckỳphứctạp.Nógồmnhiềuphảnứngquenthuộcxúctácbởienzim.Nhữngphảnứngny thựchiệntứcthờihoặcliêntiếp.KếtquảlQ 10 thayđổi.Vídụtr−ờnghợpquả,Q 10 củasựhô hấpgầnbằng2trongnhómnhiệtđộthôngth−ơng(100đến25 0C).Nh−ngcóh−ớngtăngởd−ới 10 0C,cóthểđạtgiátrị57giữa0 0v5 0C. Nhiệtđộtối−ucủađasốcácphảnứngenzimlgiữa30 ữ40 0C.ởnhiệtđộ5090 0C đasốenzimbịhuỷhoạivmấthoạttính.Đasốcácphảnứngởnhiệtđộthấpdiễnrachậm, nh−ngenzimlạikhôngbịtiêudiệt.Nóhoạtđộngtrởlạikhităngnhiệt: Giảmhoạtđộngcủaenzimvtốcđộphảnứngsinhhoá,ởnhiệtđộthấpchophépkéo dithờigianbảoquảnsảnphẩmthựcphẩm.Đôikhíđốivớiloạienzimnykhônghoạtđộngở nhiệtđộd−ới0 0C,nh−ngloạikhácvẫnhoạtđộng.Dođócầnbảoquảnthựcphẩmởchếđộ lạnhđông.Kéodithờigianbảoquảnởnhiệtđộ18 0C ữ20 0Choặcthấphơn,mộtsốphản ứngenzimkhôngmongmuốntiếptụcdiễnra. Rauquảbảoquảnlạnhởnhiệtđộthấpnh−ngcaohơnđiểmđóngbăngvẫnsống.Tấtcả cáchoạtđộngchuyểnhoágiảmdogiảmnhiệtđộ,cómộtsốchậmhơnsốkhác. Sựpháttriểncủavisinhvậtphụthuộcchặtchẽvonhiệtđộ.Nhiệtđộd−ới(+3 0C),sẽ ngănchặnsựgiatăngvikhuẩn−anhiệtv−anhiệttrungbình.Mộtsốvikhuẩn−alạnhnhiễm vothựcphẩmcónguồngốcđộngvật,lmhỏngnóởnhiệtđộgiữa2 0C ữ+3 0C.Đểngăn chặnphảiđạttớinhiệtđộ12 0C.Hoặcíthơnvìnóltr−ờnghợplạnhđông.Tuynhiênnhiệt độphổbiếnđốivớimộtsốsảnphẩmbảoquảnlạnhcónguồngốcđộngvật(thịt,cá,trứng)l từ0 0C ữ1,5 0Cbảoquảntrongthờigianngắnvtrungbình. Nấmcóthểtựpháttriểnởtrạngtháilạnhvgâylênnhữngtổnthất,đặcbiệtquảvrau đ−ợcbảoquảnlạnhở(10ữ+5 0C). 1.3.4.Chấtl−ợngbanđầucủasảnphẩmvph−ơngphápbảoquảnlạnh. Sửdụnglạnhcógiớihạnvnóchỉcóthểcảithiệnchấtl−ợngcủathựcphẩm,sảnphẩm đ−avobảoquảncầnphảit−ơi,antonvcóchấtl−ợng.Nhữngđiềukiệnbảoquảnchotrong (bảng1.3,1.4)liênquantớiquảvrauthuhoạcht−ơi,cávừađánhbắt,vthịtvừarakhỏilò mổtrongđiềukiệnvệsinhtốt vv. Bảoquảnlạnhmuộnmộtsảnphẩmlmgiảmchấtl−ơngbảoquảnvìnóđbịh−hại, đồngthờichịumộttiếntrìnhsinhlýkhôngđủđểgiữtrongkholâudi(vídụquảbắtđầuchín). Sảnphẩmantonlsảnphẩmkhôngcóvếtdập,nhiễmhoặcrốiloạnsinhlý,hoặccó dấuhiệutấncôngcủavisinhvật.Trongmộtsốtr−ờnghợp(thídụthịtbảoquảnlạnh),cần thiếtphảigiảmsốl−ợngvisinhvậtbanđầuvchothờigianbảoquảnhợplýbằngcácbiện phápchămsócđặcbiệt.Sảnphẩmđônglạnhphảibaogóithíchhợpvđápứngnhữngđòihỏi vềvệsinhantonthựcphẩm.Mặtkhácsửlýlạnhcầnphảicóhiệuquả,đ−ợcduytrìchotới khisảnphẩmđ−ợcsửdụng.Cácsửlýnyphụthuộcvobảnchấtcủathựcphẩm,thờigianbảo quảnvmứcnhiệtđộápdụng.Ng−ờitacầnthựchiện3điềukiệncơbảnsau: Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 14
15. Sửdụngsảnphẩmsạchvcóchấtl−ợng ápdụngbảoquảnlạnhcóthể Duytrìtácdụnglạnhkhôngđổitrongđiềukiệnthíchhợpchotớikhisửdụng sảnphẩm. 1.3.5.Sự−ớplạnh a/Nhiệtđộchuẩnvnhiệtđộbảoquản. Sảnphẩmbảoquảnlạnhởnhiệtđộnhấtđịnh,đềukhắpmọiđiểmcủasảnphẩm,cao hơn“nhiệtđộchuẩn”thấphơnnhiệtđộ,tạinhiệtđộnyxuấthiệnhiệnt−ợngkhôngmong muốn.Trongmọitr−ờnghợp,nhiệtđộnycaohơnnhiệtđộbắtđầuđóngbăng(hoặcnhiệtđộ cryo).Trongthựctế,nhiệtđộtốithiểul0 0C. Đốivớisảnphẩmchếtnh−thịt,cá,nhiệtđộbảoquảnbảođảmdinhấtthìnhiệtđộ luôngầnvớinhiệtđộbắtđầuđóngbăng,trongthựctếchọn0 0C.Thờigianbảoquảnthựctế mng−ờitiêudùngcóthểchấpnhậnvớimọisảnphẩmltừ1đến4tuầnở0 0C.Đồngthờiđể tránhsựpháttriểncủavikhuẩngâybệnh,nhiệtđộphảigiữd−ới4 0C. Đốivớicácsảnphẩmthựcvậtsạch(rau,quả)bảoquảnởtrạngtháisống,khôngthể duytrìởnhiệtđộcaohơnnhiệtđộbắtđầuđóngbăng,vìnhiệtđộquáthấpgâyracácrốiloạn nghiêmtrọng(ng−ờitagọilbệnhlạnh).Nhữngsảnphẩmkhôngcóbệnhlạnh(quảtáo,mơ, dâutây )đ−ợcbảoquảnở0 0C.Tuynhiênthờigianbảoquảnrấtkhácnhautuỳtheoloi,một tuầnđốivớidâutâyvquá6thángđốivớitáo. Đốivớinhữngsảnphẩmrấtnhậycảmvớilạnh,nhiệtđộchuẩnthayđổirộngtừ+4 0C (cácloạitáo châu âu)đến+14 0C(chanh). Nhiệtđộbảoquảnsảnphẩmphảiđ−ợcduytrìkhôngđổi.Khicầnthiếtdiềuchỉnhphải thựchiệnchínhxác.Nhiệtđộkhôngkhídichuyểntrongbuồnglạnh,khôngđ−ợcsaikháchơn 10Cgiữacácvùngkhácnhau.Biếnđộngnhiệtđộtheothờigianởmộtđiểmbấtkỳphảinhỏ hơn1 0C.(Thựctếsaikhácnhiệtđộ ±0,5 0C).Sựthayđổinhiệtđộquálớndẫnđếnlmh−hỏng sảnphẩmvềmặtsinhhoáhoặctiếntrìnhsinhlýhoặccóhiệnt−ợngng−ngtụhơin−ớctrênsản phẩm,lmvisinhvậtpháttriển. Sựthayđổinhiệtđộcóthểtránh,nếuphònglạnhđ−ợccáchnhiệttốt;nếucôngsuất lạnhđđ−ợchiệuchỉnhtínhtoánvnếusảnphẩmđ−ợcbaogóivbólạichophépl−uthông khôngkhítốt. b)Lmlạnhbanđầu: Nếusảnphẩmhycònnóng,nósẽtựhuỷhoạinhanh(vídụsảnphẩmđộngvật),nóbị mấtn−ớcnếukhôngđ−ợcbaogói,bịchín(đốivớiquả)vhoági(rau).Nếuđ−atrựctiếpcác sảnphẩmnyvokholạnh,nhiệtđộhạquáchậm.Ng−ờitamongmuốnlmlạnhnhanhcóthể tr−ớckhiđ−avokho.Côngviệclmlạnhbanđầuthựchiệntheocác cáchkhácnhautuỳ thuộcvobảnchấtcủasảnphẩmvmụcđíchcủanó. Lmlạnhtrongmộttuynenhoặcbuồnglạnh,códòngkhíthổic−ỡngbức(x−ơng,quả). dùngn−ớcđá,vẩyhoặcnhúng(mộtsốloạiquả,giacầm),hoặcn−ớcbiểnlạnh,bằng cáchvẩyhoặcnhúng. Dùngđácục,cónghĩalphânchiađáthnhcáccụcnhỏtronglôsảnphẩm(cá)hoặc phíatrênsảnphẩm(sảnphẩmthựcvật). Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 15
16. Bằngchânkhông,đốivớisảnphẩmloạilá. Bằngph−ơngpháphỗnhợp,lúcbằngkhôngkhílạnh,lúcbằngn−ớcđá. c)Độẩmt−ơngđối: Trừmộtsốloạithựcphẩm(tỏi,hnhtây,quảkhô,gừng ).Ng−ờitaduy trìđộẩmt−ơngđốicaonh−ngkhôngboho(8595%)trongbuồnglạnhđểtránhmấtn−ớc dobốchơihoặcdotiếntrìnhsinhlýkhôngmongmuốnhoặcsựpháttriểncủavisinhvật. Trongbuồnglạnhth−ờngnạpđầysảnphẩm,độẩmt−ơngđốicngcaokhidiệntíchbề mặtbộphậnbốchơicnglớn.Sựsaikhácnhiệtđộgiữakhôngkhícụcbộvchấtlỏnglnhỏ. Sựcáchnhiệttốtlyếutốthuậnlợiđểhạnchếtổnthấtcủasảnphẩm. d)Sựđổimớikhôngkhí. khôngkhítrongbuồngbảoquảncóthểkhôngđủđiềukiệnđểbảoquảnldo: Sựtoảmùi(thịt,fomat,mộtsốloạirauquả ) Hml−ợngCO 2tăngdosảnphẩmrauquảrấtnhạycảmvớiloạikhôngkhíny. Sựtíchtụetylenhoặcthnhphầnhữucơdễbayhơicủachấtthơm,tổnghợptựnhiên bởicáctổchứcthựcvậtsốngvcóhạivớisảnphẩmloạiny. Đổimớikhôngkhíth−ờngxuyênlbiệnpháptốtnhấtđểhạnchếsựkhôngmongmuốnny. e/Côngviệcbổxung. Tr−ờnghợpquả:Lmlạnhchậmđôikhilmứcchếsựchíncủamộtsốloạiquả.Ví dụ:Lê,mận,đocóthểkhôngchíntrongbuồnglạnhởnhiệtđộthấpđểbảoquảnchúng,nếu nóthuhoạchquásớm. Ng−ợclại,táohoặccchualạichínkhibảoquảnlạnh.Nhiệtđộđảmbảochínhon tonthayđổitheoloi.Nhiệtđộtối−utừ16–220C.Nếuđểtrongkhoquálâu,cácquảkhông thểchín;cầnphảiđảmbảothờigiankhôngquáthờigianthựctếchotrongbảngsau.Trong mộtsốtr−ờnghợptácnhânetylenlạicóíchđểxúctiếnquátrìnhchín(chuối)hoặclmmất muhonton(chanh). Tr−ờnghợpthịt Thịtbòvthịtcừucầnbọckín,nếunócầntiêuthụquásớmsaukhigiếtmổ.Nócần phảilm“nguộitựnhiên”đểchot−ơi.Vìlýdovệsinhnóđ−ợcbảoquảnkhoảngchụcngyở nhiệtđộ4 0Cvhaituầnở+2 0C;16ngyở0 0C.Nh−ngnếulmlạnhbanđầuquámạnh(d−ới 10 0Cíthơn10hsaukhimổthịtbịcolạnhvkhôngcăng.Quátrìnhtêcóngbắtđầuxảyrađối vớibắpthịtởđầurồilanrộngradọctheonhánhdâythầnkinhtuỷsống. ở giaiđoạnnyđộ chắccơbắptăng,độđnhồigiảm. ởnhiệtđộ15–18 0Cthờigiantêcóngl1012hsaukhi chết.Cònở0 0Cthờigianbắtđầutêcóngl18–20giờ. Thựcchấtcủatêcóngldoquátrìnhbiếnđổichấtprôtittrongtếbochết(biếnđổi thnhaxitlacticvớiđộpHgiảm).Mậtđộadenosintriphotphat(ATP)củacơthuỷphânlm xuấthiệncocơởnhiệtđộnhỏ(15–20 0C)vởnhiệtđộlớn(3540 0C)vgiữa(05 0C).M−ời haigiờsaukhichếtcóthểphânhuỷtrên90%ATP.Trongmôbắp,hml−ợngactin,miozin, actomiozinvATPxácđịnhtínhchấtcơlývtìnhtrạngchấtl−ợngconvật.Cácsợicơbắpchỉ giữđ−ợctínhđnhồikhicóđủl−ợngATP.ATPvmộtsốnuclêotittriphotphatkháccótác dụngphânlyactomizinthnhactinvmiozin,đồngthờingăncảnactintổhợpvớimiozin thầnhactomiozin.Chínhtổhợpactomizinảnhh−ởngnhiềutớicơlýtínhcủatếbo. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 16
17. DođóquátrìnhtếbocứngcủathịtsaukhichếtchínhlsựphânhuỷATPđồngthời tạothnhtổhợpactomiozin. Sảnphẩmcngmỏng,nhiệtđộcngthấpvgiảmcngnhanhthìATPphânhuỷcng chậm.Dođóởnhiệtđộthấpthìsựtêcóngbắtđầuchậmvkéodi.Đốivớicálmlạnhnhanh sẽkéodiđ−ợcthờigiantêcóng. g/Xửlýhoáhọc Sửdụngthuốcsátkhuẩnchốnglạisựtấncôngcủanấmvosảnphẩmthựcvật. (Khikhôngxửlývikhuẩnsauthuhoạch).Sửdụngbằngdungdịchtrênkhắpbềmặtsảnphẩm (camquít)hoặctừngvùngcủatiếtdiện(chỗxâysátởchuối,dứa).Cóthểsửdụngnhũt−ơng, xôngkhóihoặcởtrạngtháikhí(nho)v v.Nhữngngăncủakhophảiđ−ợckhửtrùngth−ờngxuyên. Nhờxửlýhoávớicácph−ơngphápkhácnhau,chophéphạnchếhoặctránhnhữngsự cốmangbảnchấtsinhlý.Tacóthểsửdụngcácchấtchốngoxyhoáhoặccloruacanxiđểduy trìsựbềnvữngcủamộtsốloạiquả(táo,anhđo,cchua)vgiảmbệnhlạnh(quảlêtu)hoặc hmnhữngtổnthấtclorôphin(bắpcải,hoalơ)cóthểứcchếsựgiatăngmầm(khoaitây,hnh tây)bằngcáchdùnghydrazitmalêichoặcestecủaaxitnaptalenaxêic. Tr−ớckhixửlýhoácầnthôngbáovềloạisảnphẩmđ−axửlý,điềukiệnápdụngv liềul−ợngphảiđápứng. h/Kiểmtravbiếnđổikhíquyển. BảoquảnsảnphẩmthựcvậtcóthểsửdụngkhôngkhínghèoôxyvgiầuCO 2.Kỹthuật nygọil“kiểmtrakhôngkhí”đểgiữchohml−ợngôxyvCO 2trongkhôngkhíkhôngthay đổi,ápdụngchủyếuđểbảoquảntáovlêvh−ớngsửdụngchomộtsốsảnphẩmthựcvật khác. Nó cho phép kéo di thời gian bảo quản từ 40 60% so với bảo quản lm lạnh bằng khôngkhíbìnhth−ờng,chochấtl−ợngsảnphẩmtốtnhất. Giảmhml−ợngôxy,cónghĩallmchậmquátrìnhhôhấp;giảmsựsinhtổnghợp củaetylenvhạnchếsựngảmukhôngmongmuốn.Tăngthờigiansốngcủasảnphẩm.Hm l−ợngtốithiểuoxyđốivớinhiềuloạirauquảl2%ởtrạngtháilạnh,nóphụthuộcvoloi, nhiệtđộvthờigianbảoquản. CO 2vớitỷlệ%thíchhợplyếutốthuậnlợiđểbảoquảnlạnh.Nóhạnchếsựôxyhoá, hm tổn thất của sự tr−ơng n−ớc, axit, clorophil, lm chậm gia tăng của nấm. Một số loi khôngchịuđ−ợcsựcómặtlâudicủaCO 2,cũngnh−vớiliềul−ợng23%(raudiếp,cầntây, diếpxoăn ). Sửdụngkhôngkhíđ−ợckiểmsoátđòihỏibuồnglạnhphảikín.Đểxúctiếnviệclm longoxy,tacóthểphunnitơvo. ô Bảng1.3. Hml−ợng xyvCO 2củakhôngkhíkiểmsoátdùngbảoquảnthựcphẩmthựcvật–bổ sungNitơ. Loi Ôxy% CO 2% Táo(cácloi) 3 03 Lêtu 2ữ3 5 Xoi 2 10 Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 17
18. Đo 1 5 Cam 5 0 Quít 10 ữ15 02 Chuốixanh 10 5 Cchua 3 0 Khoaitây 2 12 ữ16 Raucácloại 2ữ3 3ữ6 1.3.6.Lạnhđông a/Sảnphẩmlạnhđôngvsảnphẩmlạnhđôngnhanh Trongsảnphẩmlạnhđôngphầnlớnn−ớcbiếnthnhđávphânchiathnhcácthnhphần khácnhau.Đểthựchiện,sảnphẩmchịumộtquátrìnhlạnhđôngđặcbiệtnhằmbảotonvẹn chấtl−ợngvgiảmnhiềuchấtcóthểnhữngh−hỏngvậtlý,sinhhoávvisinhtrongthờigian lạnhđôngvtrongbảoquảnvềsau.Tiếntrìnhlạnhđônglmsảnphẩmthựcvậtbịchết,do n−ớchoáđá. Sảnphẩmlạnhđôngduytrìth−ờngxuyênởtrạngtháiny,khônghontonổnđịnh. Nhữngtínhchấtcủanócócảmgiáctiếntrìnhxảyrachậmvìnhữngenzimkhôngbịtiêudiệt vhoạtđộngcủamộtsốtrongđókhôngloạibỏhontonởnhiệtđộthấp.Visinhvậtkhông bịtiêudiệthếtngayởngaychínhnhiệtđộthấpđó.Đôikhisựpháttriểncủanhữngloạivi khuẩnbịngừngởd−ới(10 0C),cácloạinấmbắtđầutừ–18 0C.Cuốicùngnhữngkísinhnh− ấutrùngsándâyhoặcnhữngphôigiunxoắn,hoặcấutrùngcủaruồivbộvebétbịtiêudiệt sau1khoảngthờigianởnhiệtđộthấp(haituầnở20 0Choặc1thángở15 0Cđốivớisándây). Lạnhđônglph−ơngphápđảmbảoantonchothựcphẩmvđảmbảosứckhoẻchong−ời tiêudùng. Lạnhđôngnhanhtrongđiềukiệnnhsảnxuấttôntrọngcácquiđịnhkĩthuậtvđảm bảo1sốyêucầusau: Sảnphẩmbanđầuởtrạngtháitốt. Tuỳtheobảnchấtcủasảnphẩm,thựchiệnnhữngxửlýđặcbiệtbanđầutr−ớckhi đ−avolạnhđông(cắt,lmsạch ) Lạnhđôngđ−ợcthựchiêntrongthiếtbịlạnhđôngcôngnghiệp,bằngcáchvùngkết tinhcựcđại(1 0Cđến50C)v−ợtquanhanhvnhiệtđộởmọiđiểmcủasảnphẩmđ−ợcđ−a xuống18 0Choặcthấphơn. Sảnphẩmđ−ợcbảovệbởibaogóikín,thíchhợpvớisảnphẩmvđiềukiệnsửdụng. Nhiệtđộsảnphẩmduytrìở18 0Choặcthấphơntrongkho,vậnchuyểnvnơibán, daođộngnhiệtđộnhỏnhấtcóthể. Hiệnnaych−acómộtchuẩnkhoahọcnophânbiệtsảnphẩmlạnhđôngnhanhvlạnhđông bìnhth−ờng.Tuynhiênđốivớisảnphẩmlạnhđôngbìnhth−ờng,cáctiêuchuẩnkểtrêncóthể ch−ađ−ợcđápứngđựơcđầyđủ,đặcbiệtvềmặtnhiệtđộcóthểcaohơn18 0Cvkhôngv−ợt quá10 0C. b/Điềukiệnbảoquản trừmộtsốsảnphẩmnh−thịtxôngkhói,chấtl−ợngcảmquanđ−ợcgiữtrongthờigian diở12 0Cđến20 0Choặc30 0C;ng−ờitasửdụngnhiệtđộđểbảoquảntrongkhoảng18 0C Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 18
19. đến30 0C.Đâylđiềukiệnbảoquảnlýt−ởngtrongkhoảngthờigianchotrongbảng.Bảngđ chothờigianbảoquản,tuynhiênchấtl−ợngcảmquancóthểkémhơn(xuấthiênmộtguv mộtmùihôi,musắch−hỏng)nh−ngchấtl−ợngvệsinhthìđ−ợcgiữgìn(khôngcóđộctố). Thờigianbảoquảnphụthuộcvonhiệtđộvbảnchấtcủasảnphẩm.Nh−ngsửdụngmột nhiệtđộđủthấpthìluôncầnđểđảmbảosựổnđịnhvisinh.Đểgiữđ−ợcchấtl−ợng,cầnthiết dâychuyềnlạnhphảiđảmbảoliêntụcởnhiệtđộbằnghoặcthấphơn18 0Cvớidaođộngnhỏ nhấtcóthể.Thờigianchuẩnbịkhôngchotrongbảng.Nóichungnhiệtđộ18 0Choặcthấphơn phùhợpvớiđasốsảnphẩmthựcphẩm. Đểđảmbảochấtl−ợngbanđầucủasảnphẩm,cầnphải: Chỉlạnhđôngnhữngsảnphẩmsạch,chấtl−ợngcảmquantốt Tôntrọngnghiêmchỉnhcácquiđịnhvềvệsinhvtránhônhiễm Thực hiện một số sử lý đặc biệt, thay đổi theo sản phẩm tr−ớc khi tiến hnh lạnh đông. Ph−ơngpháplạnhđôngnhanh,xácđịnhbởitốcđộănsâulạnhvosảnphẩmtrung bình0,5 ữ2cm/h. Sửdụngnhiệtđộbảoquảnđủthấp(18 0Choặcíthơn)trongkhoảngthờigiankhông quáđáng. c/Xửlýbanđầutr−ớckhiđ−avolạnhđông nhữngxửlýnynhằmmụcđíchchủyếuđểhạnchếnhữngphảnứnghoáhọcđặcbiệt lphảnứngôxyhoá,chohiệuquảkhôngmongmuốn.Vềbảnchấtcónhữngkhácnhau: Moiruộtcávcácđộngvậtkhácngaykhinóchếtnhằmtránhkhuếchtánenzimchứa trongcácốngtiêuhoá. Loạibỏcáclớpmỡthừađểtránhmùihôi(axitascobic) Pháhuỷcácenzimgâyphảnứngdẫntớigukémhoặcsựthayđổimucủaraubằng cáchnhúngvon−ớcsôitrongthờigianngắnvxácđịnh,rồilmlạnhngaybằngdòngn−ớc. Baogóikínkhívhơin−ớc,loạibỏkhírakhỏibaogóibằngcácph−ơngphápkhác nhau. Đôikhing−ờitanhúngsảnphẩmtrongn−ớclạnh,hìnhthnhlớpđámỏngtrênbề mặt. d/Lmtanđông Lmtanđônglmộtphachuẩnđốivớicácsảnphẩmlạnhđông.Mongmuốnmỗilần diễnranhanh,bảođảmhútlạin−ớcđáchảy.Lmtanđôngchậmkéotheosựgiatăngsựchảy n−ớc.Điềukiệnthuậnlợicủanhiệtđộvđộẩm,lmchocácvikhuẩnvnấmpháttriển,nhất lcácloạigâybệnh.Đasốnhữngbấtlợiliênquanđếnchấtl−ợngvệsinhthựcphẩmlmtan đông.Hậuqủacủacôngviệcltăngthờigiantáchạiởnhiệtđộgiữa+5 0Cv65 0C,nhấtlở nhiệtđộmôitr−ờng.Chínhvìthếphảiluônduytrìthựcphẩmởd−ớivùngnhiệtđộnguyhiểm (thựctếd−ới+5 0C).Kiểulmtanđôngcógiátrịtrongcáctr−ờnghợpllmtanđôngchậm trongkhôngkhílạnh(buồngduytrìở+4 0C).Đốivớinhữngsảnphẩmtiêuthụchíncóthểđặt ởtrạngtháilạnhđôngtrựctiếpvothiếtbịnấu(n−ớcsôiđốivớirauvvolòđốivớisản phẩmđộngvật ) Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 19
20. Kĩthuậtđơngiảnllmtanđôngtrongdòngn−ớc.Ngoiracònmộtsốph−ơngpháp hiệnđạikhácnh−lmtanđôngnhanhtronglòtunen,lòsóngngắnnồihấpbằnghơin−ớc d−ớichânkhông. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 20
21. Ch−ơng2 Cácquátrìnhvthiếtbịcủahệthốnglạnh 2.1.Cácchutrìnhcủamáylạnhnénhơi. Máylạnhnénhơiđ−ợcdùngkháphổbiếntrongsảnxuất.Sởdĩmáylạnhnénhơiđ−ợc dùngrộngrivìnócónhiều−uđiểm:gọnnhẹ,dễsửdụng,phạmvisinhlạnhtừ+20 0Cđến120 0C. Tuỳtheoyêucầuvonhiệtđộlạnh,ng−ờitacóthểdùngmáylạnhnénhơi1cấp,2cấpvnhiềucấp. 2.1.2.Chutrìnhlmviệccủamáylạnhnénhơi1cấp. a/Sựlmviệccủamáylạnhtheochutrìnhđơngiảnhình2.1) N−ớc NT TL MPa MPa MN U BH lỏng lỏngvhơi N−ớcmuối hơi a/ b/ Hình2.1. Chutrìnhđơngiảncủamáynénhơi1cấp a–Sơđồnguyêntắcb–chutrìnhtrongđôthịi–lgp TácnhânlạnhsôitrongbộphậnbốchơilạnhBHởápsuấtthấpP 0vứngvớinhiệtđộ thấpt 0.Nhiệtcầnđểsôilấytrựctiếptừđốit−ợnglạnh.Hơitạothnhkhisôiđ−ợcđ−avomáy nénMN,bịnéntớiápsuấtP K,hơicóthểbịng−ngdomôitr−ờnglạnhbênngoi(khôngkhí hoặcn−ớc).Nhiệtđộhơinéntăng,ởbộphậnng−ngtụNT,hơiquánhiệtđ−ợclmlạnhtới trạngtháibohovng−ngtụlại.Nhiệtđộng−ngtụt Kcaohơnnhiệtđộmôitr−ờnglạnh.Tác nhânlỏngtừbộphậnng−ngtụquavantiếtl−uPBmộtlầnnữađivobộphậnbốchơi.Dosức cảncủaTLlớn(tiếtdiệnquanhỏ);ápsuấtchấtlỏnggiảmxuốngP 0.Trongđó,phầnchấtlỏng cónhiệtđộcaot Ktr−ớcTL,khiápsuấtgiảmxuốngP 0sẽbiếnthnhhơi.Nhiệtcầnđểbiến thnhhơilấytừchấtlỏngcònlạivđ−ợclmlạnhđếnnhiệtđộsôit 0. Nh−vậytrongbộphậnbốchơitồntạicảlỏngvhơi.Lỏngsôitáchnhiệttừđốit−ợng lạnhcònhơitạothnhkhisôiđ−ợchútvomáynén. Đểtínhtoánmáylạnh,taxâydựngđồthịilgpcủachutrìnhlýthuyếtvớicácđiều kiệnsau: Quátrìnhng−ngtụvbốchơilquátrìnhđẳngáp(P=const) Máynén–quátrìnhđoạnnhiệt(S=const) Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 21
22. Vantiếtl−uđẳngentalpi(i=const) Trongốngdẫnkhôngcótổnthấtápsuất Hệthốnglạnhhoạtđộngnh−sau:HơitácnhânlạnhtạoraởthiếtbịbayhơiBHđ−ợcmáynén hútvềvnénổápsuấtcaovđẩylênbìnhng−ngtụNT.Tạibìnhng−nghơimôichấtđ−ợc lmlạnhbằngn−ớc(thảinhiệtchon−ớc)vng−ngtụthnhlỏng.Lỏngcóápsuấtcaochảy quavantiếtl−uTLvothiếtbịbayhơiBH.Tạibìnhbayhơi;tácnhânlỏngsôiởnhiệtđộthấp vápsuấtthấpthunhiệtởmôitr−ờnglạnh,lmnhiệtđộmôitr−ờnggiảmxuống.Tiếptheohơi lạiđ−ợchútvềmáynén,chutrìnhlạibắtđầu.Vòngtuầnhoncủatácnhânlạnhđ−ợckhép kín. Sựthayđổitrạngtháitácnhânlạnhtrongchutrìnhnh−sau: Điểm1nằmtrênđ−ờngphâncáchgiữaquánhiệtvẩm 12nénđoạnnhiệt(S=const)hơihúttừápsuấtP 0lênápsuấtP K. Đoạn23Lmmátđẳngáphơitácnhânlạnh,từtrạngtháiquánhiệtxuốngtrạngthái boho. 34Ng−ngtụhơitácnhânlạnhđẳngápvđẳngnhiệt 45Quátrìnhtiếtl−uđẳngentalpy(i=const)ởvantiếtl−u 51Quátrìnhbayhơitrongthiếtbịbayhơi,đẳngáp,đẳngnhiệt P0=constt 0=const b/Chutrìnhlmviệccủamáylạnhnénhơi1cấpcóquálạnhmôichất N−ớcquayvòng NT N−ớc muối MN TL BH a/b/ Hình2.2. Sựquálạnhcủamôichấttr−ớcvantiếtliệu a/SơđồMN–máynén;NTthiếtbịng−ngtụ;TL–vantiếtliệu;BH–thiếtbịbayhơi b/Chutrìnhbiểudiễntrênđồthịlgp–i Quátrìnhlmviệccũngt−ơngtụphầntrên,nh−ngtrongsơđồnycóphầnquánhiệt củahơihútvềmáynénvqúatrìnhmôichất.Hiệuquảlạnhcủachutrìnhkiểunycaohơn chutrìnhđơngiảnkểtrên.Sựthayđổitrạngtháimôichấttrongchutrìnhnh−sau: 12NénđoạnnhiệthơihúttừápsuấtthấpP 0tớiápsuấtcaoP KvS=const 22’Lmmátđẳngáphơimôichấttừtrạngtháiquánhiệtxuốngtrạngtháiboho 2’3’Ng−ngtụmôichấtđẳngápvđẳngnhiệt 35Quálạnhmôichấtlỏngđẳngáp 56Quátrìnhtiếtl−uđẳngentalpyởvantiếtl−u(i=const) Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 22
23. 61Quátrìnhbayhơitrongthiếtbịbayhơiđẳngápvđẳngnhiệt P0=const;t 0=const Khitronghệthốngkhôngcóquálạnh(điểm3ứngvớichấtlỏngboho).Tạivantiếtl−u, môichấtlỏnggiảmnhiệtđộxuốngthấp.Quátrình34lquátrìnhtiếtl−uđẳngentalpy. Đểquátrìnhmôichấtlỏngtrongbộphânng−ngtụ,cầngiữtrongnó,mứcchấtlỏng nh−thếnokhid−ớicáchngốngcón−ớclạnh.Tuynhiêntrongtr−ờnghợpnysẽđ−ợcquá lạnhthêm230C. sửdụngthiếtbịkiểunykhókhănvìphảixácđịnhđ−ợcl−ợngtácnhânlạnh đểnạpđâyhệthống,nh−ngnguyhiểmkhiquáđầymôichấtlỏngtrongbộphậnng−ngtụkhi tảitrọngcủamáylạidaođộng. Trên(hình2.2a)bộphậnmáyquálạnhQL,th−ờngtrangbịtrên cácmáylạnhlớn, n−ớclạnhdùngđểbổxungtronghệthốngcungcấpn−ớcl−uđộng.Banđầuđ−avobộphận quálạnh,sauđócũngvobộphânng−ngtụ.Thiếtbịkiểuđóchophépcóthểđạtđ−ợc10 0C. c/Quátrìnhnhiệthơihútvomáynén Hơibohoẩmhoặckhôcungcấpchomáynénlạnh,lmchosựlmviệccủamáynénkhông tốt.Mộtsốchitiếtcủamáynén(vídụtấmcủaxupaphút)doởnhiệtđộthấpnêntăngđộdòn; hiệunhiệtđộgiữacácchitiếtcủamáynéngâyrabiếndạngkhôngđều,lmthayđổikhehở cáccặplmviệc,lmchonóhaomònsớm.Khitănghml−ợngchấtlỏngtronghơi,năngsuất lạnhsẽgiảmvgâyvađậpthuỷlựcnguyhiểm.Ngoiramôichấtlỏnglọtxuốngcác–temáy nén,lmhỏngquátrìnhbôitrơncủanó. 2N 2L V1N V1L q 1L ON qOL >q ON qOL V1L >V 1N t1L Hình2.3.Chutrìnhvớihơihútquánhiệtlớnhoặcnhỏ (Chữ“L”v”N”trênchutrìnhứngvớinhiệtđộlớnvnhỏ) Quálạnhcủamáynéncóthểdẫntớiđóngbăngcủan−ớc,lmđứtvỡcácáon−ớc.Do đóởmáylạnhcónhiệtđộthấpmongmuốnmáynénlmviệcởhơiquánhiệthút.Takhảosát ảnhh−ởngcủahơihútquánhiệtkhimáynénlmviệc.Tasosánhhaichutrình:quánhiệtlớn vquánhiệtnhỏ(hình2.3). Khităngđộquánhiệtcủahơihút(hontonđộclập)vomáynénthìhiệusốgiữa entalpycủamáyhútvchấtlỏnghútsaukhing−ngtụlq 0sẽtăng.Nh−ngđồngthờicũnglm tăngthểtíchriêngcủahơihútv 1,dẫntớilmgiảmnăngsuấtkhốicủamáynén Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 23
24. Mn=V n/v 1(Kg/s). Nh−vậynăngsuấtlạnhcủamáynén: n Qn= q0 ⋅ M n n n Vnăngsuấtlạnhthểtích: qv =qo /v 1 Vớiviệctănghơiquánhiệtcóthểtănghoặcgiảm. TuynhiênnăngsuấtlạnhcủamáyQ lchỉtăngtrongtr−ờnghợpnếunhiệtdungcủahơi quánhiệt(i 1L –i 1N )(hình2.3)đ−ợcdùngđểlmlạnh(“quánhiệthữuích”).Nếucũnghơiquá nhiệtđ−ợchútvoốngdẫncónhậnnhiệtbênngoi(quánhiệt“khôngcóích”)thìnăngsuất l lạnhcủamáysẽgiảm(vìv 1tăngv qo khôngthayđổi) V QMq=⋅=l n i − i (Watt) 1n 0 V ( 1N 4 ) 1L Bảng2.1chotakếtquảtínhtoánsosánhgiữachutrìnhlýthuyếtcóquánhiệtlớnvnhỏvới 0 0 môichấtNH 3vR12,R22,R13.TacósốhiệusauđốivớiNH 3,R12vR22:t 0=25 C,t K=30 C, quánhiệt5 0Cv35 0C 0 0 0 0 đốivớiR13tacót 0=80 C,t K=30 Cvquánhiệt5 Cv70 C QuánhiệthơiNH 3cácchỉtiêuđềukém:q Vgiảm5,7%,hệsốlạnh εTl6,1%nhiệtđộ 0 0 khíhúttăngđến170 C,v−ợtquágiátrịchophép(145 C).DođómáylạnhvớimôichấtNH 3 dùngvớiquánhiệtnhỏ5 ữ10 0C;loạitrừhiệnt−ợngrơilỏngvomáynénởđ−ờnghút. Bảng2.1. Tácnhânlạnhvđộlớnquánhiệt chỉtiêu NH 3R12 R22 R13 50 35 0 50 35 0 50 35 0 50 35 0 Nhiệtđộsôito(0C) 25 25 25 80 Nhiệtđộng−ngtụ( 0C) +30 +30 +30 30 Năngsuấtlạnhcủatác 1125 1192 121,4 139,3 165,2 185 102,5 139,9 nhân(KJ/kg) ThểtíchhútriêngV h 0,8 0,9 0,135 0,158 0,117 0,129 0,137 0,187 (m 3/h) Năngsuấtlạnhthểtích 1400 1325 880 880 1410 1442 749 749 3 qV(KJ/m ) L 100 94,3 100 100 100 102,1 100 100 qV N ⋅100 % qV Nhiệtđộcuốinénđoạn +130 +170 +47 +80 +70 +103 1 +70 0 nhiệtt H( C) Côngnénđoạnnhiệtl 312 352 33,1 38,25 47,8 52,8 35,2 47,4 (KJ/Kg) ε=q 0/l 3,61 3,39 3,67 3,64 3,46 3,505 2,92 2,95 Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 24
25. εL/εN.100% 100 93,9 100 99,2 100 101,3 100 101,0 d/Traođổinhiệthồil−u Nh−đbiết,máylạnhFrêoncầnlmviệcvớihơiquánhiệtcaođ−avomáynén. NT MN TO TL BH Hình2.4.Chutrìnhmáylạnh1cấpvớibộphậntraođổinhiệthồil−u aSơđồnguyêntắcb–Chutrìnhtrongđồthịi–lgp Tồntạihơiquánhiệttrongbộphậnbốchơilkhônghợplývìlmgiảmhiệuquảlm việccủanóvhạnchếnhiệtđộmôitr−ờnglạnh. Trongcácmáylạnhnhiệtđộthấphiệnđạihơibịquánónglkếtquảcủamôichấtlỏng quálạnh,ápsuấtcao.Trênhìnhchothấyng−ờitađ−avohệthốngtraođổinhiệthồil−u. Trongquátrìnhtraođổinhiệtentalpycủahơitănglênbaonhiêuthìcũnggiảmđibấy nhiêuởmôichấtlỏngápsuấtcao,nghĩalbằngđộlớn ∆iT=i 1–i 6=i 3–i 4(21) Năngsuấtlạnhcủa1kgtácnhânlạnhtrongchutrìnhđchotăngnhiệtdungquánhiệt Q0=i 6–i4=i 1–i 3(22) Trongchutrìnhtínhtoán,i 4trongcôngthức(21)từcânbằngnhiệtcủabộphậntrao đổinhiệt(điểm1)đcho,đểđảmbảoquátrìnhcầnthiết Chutrìnhvớibộphậntraođổinhiệtcónhững−uđiểmsau: •Bềmặttruyềnnhiệtbộphậnbốchơilmviệccóhiệuquả,bởivìtonbộđ−ợcnhúng trongchấtlỏng. •Bảođảmđángkểsựquálạnhlớncủamôichấtsovớiđạtđ−ợcbởin−ớc.Loạibỏ hontonkhảnăngtạohơitr−ớcvantiếtl−u. •Giảmtổnthấtlạnhvomôitr−ờngquabềmặtốnghút,vìtừbộtraođổinhiệtđirahơi quánhiệtvớinhịêtđột−ơngđốicao(bộphậntraođổinhiệtth−ờngbốtrígầnbộphậnbốchơi) 2.1.3.Chutrìnhlạnh2cấp Việcgiảmnhiệtđộsôicủatácnhân,mứcđộéptăngvhệsốcungcấpcủamáynén1 cấpgiảm.Sựlmviệccủanótrởnênkhôngkinhtế.Khitiếptụcgiảmnhiệtđộsôi,hệsốcung cấptrởnênbằngkhông,nghĩallmviệccủamáynén1cấplkhôngcóthể.Đốivớimáynén Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 25
26. 0 thểtíchchết4–5%,đólgiớihạnkhiP K/P 0=20 ữ25.Đốivớifrêon22thìt k=30 Ct−ơng 0 0 ứngvớit 0=56 C ữ52 C. Nguyênnhânthứhaihạnchếviệcứngdụngmáynén1cấpởnhiệtđộsôithấplnhiệt độcuốiquátrìnhnéncao,cóthểv−ợtquágiớihạn chophép.Hệsốlạnhcủachutrìnhlý thuyết εTcủamáynénhaicấpvnhiềucấpluôncaohơnsovớimáynén1cấp.−uđiểmny cngrõrệtkhinhiệtđột 0cngthấp. Giớihạnnhiệtđộsôi,phùhợpvớimáynén2cấpcầnđựơcxácđịnhbởitínhtoánkinh tế–Kĩthuậttừđiềukiệnchiphíchungnhỏnhât. a/Chutrìnhlạnh2cấpvớitiếtl−u1cấpvlmlạnhtrunggiankhônghonton. P t tg tg NT 2MN N−ớc LT G Ptg TL 1MN BH ttg Hình2.5 .Nén2cấpvớitiếtl−u1cấpvlạnhtrunggiankhônghonton. a–Sơđồb–chutrìnhtrongđồthịi–lgpc/ChutrìnhvớiđồthịT–S. Sơđồchutrìnhlạnh2cấpnén,đ−ợcbiểudiễntrênđồthịilgpvTS.Máynénáp suấthơithấp1MNvớiápsuấtP 0đếnápsuấttrunggianP tg ;sauđólmlạnhbằngn−ớctrong bộphậnlmlạnhtrunggianLTGrồiđ−avomáynénápsuấtcao2MNđ−ợcnéntớiápsuất PK.Chutrình2cấpmôtảkhôngkhácvớichutrình1cấpởtrên. Đểsosánhvớichutrình1cấptrênđồthị,đ−ờngnéncủacấpthứnhất12tiếptụctới2 ’có nghĩalkếtthúcnéntrongchutrìnhnén1cấp,vớiápsuấtsôiP 0vápsuấtng−ngtụP K. Năngsuấtlạnhcủa1kgtácnhântrongchutrình2cấpcũngt−ơngtựchutrình1cấp. q0= i 1 − i 5 Côngnénbằng: Cấpthứ1(cấpápsuấtthấp): ∆i1 = i 2 − i 1 Cấpthứ2(cấpápsuấtcao): ∆i2 = i 4 − i 3 Tổngcôngnén: l2=∆+∆= i 1 i 2( ii 21 −) +( ii 43 − ) Côngnythìnhỏhơncôngđốivớimáynén1cấp: l= i − i 12' 1 Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 26
27. Vềmặtkinhtế,sựlmviệccủamáynén2cấpsovớimáynén1cấptrongđồithịTS biểudiễnbởidiệntíchgạchhìnhtứgiác.(2342 ’) q0 q 0 ii 15− Hệsốlạnhcủachutrình2cấp: εT = = = l2∆+∆ ii 1 2()() ii 21 −+ ii 43 − Liênquantớigiảmcông,hệsốlạnhcủachutrìnhlýthuyết2cấpcaohơn1cấpkhoảng34%. Bởivìtrongchutrìnhđchonhiệtcủahơisaukhinénởcấp1nguộiđi,nhiệtđộhơi hútcủacấp2giảmkhôngđángkểsovớimáynén1cấp.Dođóchutrìnhnh−thếđốivớiNH 3 cóthểứngdụngkhinhiệtđộsôikhôngthấphơn40 0C.ởnhiệtđộsôithấphơn,ng−ờitaứng dụngchutrìnhcólmlạnhtrunggianhonton. b)Chutrìnhcótiếtl−u1cấpvlmlạnhtrunggianhonton. Hơihútvomáynénởcấpthứnhất1MN,đ−ợclmlạnhtớinhiệtđộtrunggiant tg của tácnhânlỏng,sôiởP tg trongcơcấuđặcbiệtbìnhtrunggianBTGởtrunggian,môichấtlỏng chảyquavantiếtl−u1TL,ápsuấttừPKxuốngP tg .Phầnlớnchấtlỏngng−ngtụtrongbộng−ng (8090%),quavantiếtl−u2TLh−ớngvobộphậnbốchơi.Tạivantiếtl−u2TL,ápsuấtP K giảmxuốngP 0(1cấp). Hơihútvocấpthứ1cóthểđivobìnhtrunggianquabộphậnlmlạnhbằngn−ớcBPL. Sốl−ợngtácnhânM 2tuầnhonquacấpthứ2sovớiquátrìnhthứ1M 1mộtl−ợnghơi tạothnhkhimôichấtsôitrongbìnhtrunggianvsautiếtl−u1TL. 2MN P t tg tg BPL 1TL BTG 2TL 1MN Hình2.6. Nén2cấpcótiếtl−u1cấpvlmlạnhtrunggianhonton aSơđồbChutrìnhởđồthịilgp(đ−ờngchấmbiểudiễnquátrìnhnénởcấptrênkhilm lạnhtrunggiankhônghonton) M Tỉsốgiữa 2 = à .Tìmtừsựcânbằngnhiệtcủabìnhtrunggian. M1 Đốivớichutrìnhkhônglmlạnhbằngn−ớc: Mi12⋅+( M 2 − Mi 17) ⋅= Mi 24 ⋅ (2.3) M 2 i2− i 6 vớii 7=i 6,saukhibiếnđổitacó: à = = (2.4) M1 i 4− i 6 Nếukhảosátmáy2cấpnh−lhaimáy1cấpriêngrẽ,từ(2.4)tacó Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 27
28. q à = K1 q 02 ởđây: q= i − i nhiệtng−ngtụcấpthứ1(J/kg) K1 2 6 q= i − i năngsuấtlạnhcủacấpthứ2(J/kg) 02 4 6 ĐốivớichutrìnhvớibộphậnBPLthìcôngthức(2.4)thayi 2bằngi 3 Tổngcôngnéntrong2cấpđốivới1kgtácnhân li=∆+1à ⋅∆= iii 221( −) + à ⋅( ii 54 − ) ϕ0i 1− i 6 Hệsốlạnh: εT = = ∆+⋅∆i1à iii 221()() −+⋅ à ii 54 − Khicómặtbộphậnlmlạnhbằngn−ớc ànhỏhơnmộtchút,chínhvìthế εTcaohơn mộtchút(13%).Chutrìnhcólmlạnhtrunggianhontonsovớilmlạnhkhônghon ton,côngnén1kgmôichấtởcấp2nhỏhơn(vìnhiệtđộbắtđầunéngiảm),l−ợngmôichất tuầnhonlớnhơn;Dođó−uđiểmchínhcủachutrìnhđcho,lgiảmnhiệtđộhútởcấpthứ hai,chophépgiảmnhiệtđộsôihơnnữa.Thiếusótcủachutrìnhltạothnhhơilớnở2TLkhi 0 t0thấp,giảmq 0v εT.Saukhitiếtl−uNH 3lỏngởt K=30 C(khôngquálạnh)tớinhiệtđộ 20 0Cv60 0Ctạothnhhơit−ơngứngvới17,5v28%.Đểgiảmviệctạothnhhơing−ờita dùngchutrìnhcótiếtl−u2cấphoặcquálạnhchấtlỏngởápsuấtcaotrongbìnhtrunggian. c)Chutrìnhcótiếtl−u2cấp NT 2MN Ptg ttg 1TL BPL BTG 2TL 1MN BH Hình2.7. Chutrìnhnén2cấpcótiếtl−u2cấp asơđồbđồthịilgp Chutrình(Hình2.7),quavantiếtl−u1TLchấtlỏngchảyvobìnhtrunggiantừbộ phậnng−ngtụ(l−ợngM 2kg/s).ởbìnhtrunggianchấtlỏngsôi,lấynhiệttừhơi,hútvomáy néncấpthứnhất.Chấtlỏngcònlại(M 1kg/s)đ−ợclmlạnhtớinhiệtđột tg h−ớngvềvantiết l−u2TL,ápsuấttừP tb xuốngP 0. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 28
29. ởchutrìnhkhôngcón−ớclmlạnhtrunggianBPLđốivớil−ợngtácnhân,tuầnhon trongcấpth−haitớil−ợngtácnhân,tuầnhontrongcấpthứ1,xácđịnhtừcânbằngnhiệtcủa bìnhtrunggian. M i− i à =2 = 2 8 (2.5) M1 i 4− i 6 Khicón−ớclmmát,côngthức(2.5)thayi 2bằngi 3 Hệsốlmlạnhđốivớichutrìnhcón−ớclmmátvkhôngcón−ớclmmát. q0 i 2− i 8 εT = = (2.6) ∆+⋅∆i1à iii 221()() −+⋅ à ii 54 − Sosánhhệsốlạnhchutrìnhtiếtl−uhaicấpsovớichutrìnhtiếtl−u1cấp(đ−ờng610ứng vớitiếtl−u1cấp).Trongchutrìnhcótiếtl−u2cấpcógiátrịq 0lớnhơn(vìnhiệtđộchấtlỏngtr−ớc TLthấphơn)v εTtăng.Bộphậntiếtl−u2cấpluônlớnhơnbởivìhơiđ−ợctạothnhtrongtiết l−utừP KxuốngP tg ,đ−ợcnénchỉbởimáynéncấpthứhai2MN.ởvantiếtl−u1cấp,hơiny chuyểnquabộphậnbốchơi,sáuđóđ−ợcnénbởimáynéncấpthứnhất1MN,sauđóvo 2MN.Điềuđólmgiảmnăngsuấtlạnhcủamáynénthứnhấtvtăngchiphícôngsuất đểnénhơi. 0 0 Kếtquảtínhtoánsosánhcủachutrìnhkhảosátởchếđột 0=40 C,t K=30 C(đốivới NH 3)chotrongbảng2.2 Bảng2.2. Nén1 Nénhaicấp cấp Tiếtl−u1cấp Tiếtl−u2cấp Chỉtiêuhiệuquả Lmlạnh Lmlạnhtrunggianhonton củachutrìnhNH 3 trunggian Không Lmlạnh Không Lmlạnh khônghon lmlạnh bằngn−ớc lmlạnh bằng ton bằngn−ớc bằngn−ớc n−ớc Nhiệtđộnénđoạn 165 140 87 87 87 87 nhiệtcuốicùng( 0C) M  1 1,13 1,089 1,295 1,254 Tỉsố à = 2 M1 Hệsốlạnh εT 2,45 2,45 2,6 2,65 2,83 2,88 Cũngthế,nh−ng% 100 103,7 106,1 108,2 115,5 117,5 đốivớichutrình1 cấp Từbảng2.2chothấychutrìnhtiếtl−u2cấp,vềmặtnăngl−ợngkinhtếhơn.Tuynhiên việcsửdụngthiếtbịlmviệctheochutrìnhđchokhôngphảiluônthuậnlợiliênquantớiviệc tạothnhhơicóthểvìkhôngcóquálạnhchấtlỏngtr−ớc2TL.Vìthếtrongsơđồởđâycótổn thấtápsuấttrongốngtr−ớc2TL,cầnthiếtápdụngchutrìnhvớiquálạnhcủachấtlỏngápsuất cao. d)Chutrìnhvớichấtlỏngquálạnhápsuấtcaotrongbìnhtrunggian. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 29
30. Quavantiếtl−u1TL(Hình2.8)ởbìnhtrunggianchỉđ−ợcđ−avophầnchấtlỏng khônglớn(M 2M 1).Dòngchấtlỏngápsuấtcao(M 1)h−ớngvềbìnhtrunggiand−ớimứcchất lỏng.Nếuchấtlỏngđ−ợclmnguộitớinhiệtđộtrongbìnhtrunggiant tg thì εTcủachutrình nycũngchínhlcủachutrìnhtiếtl−u2cấp.Thựchiệnnhiệtđộchấtlỏngtr−ớc2TLcaohơn 0 ttg mộtchút(3 ữ5 C).Chínhvìthế εTchutrìnhnh−thếthấphơnchutrình2cấp(1 ữ2%). NT Ptg ttg 2MN 1TL BPL BTG 2TL 1MN BH Hình2.8. Nén2cấpvớichấtlỏngquálạnhápsuấtcaotrongbìnhtrunggian. asơđồbchutrìnhtrongđồthịilgp 2.2.Cácthiếtbịtruyềnnhiệtcơbảntronghệthốnglạnh 2.2.1.Thiếtbịng−ngtụ Thiếtbịng−ngtụtronghệthốnglạnhnhằmchuyểntrạngtháitácnhânlạnhtừdạnghơi sangdạnglỏngnhờtraođổinhiệtvớimôitr−ờngbênngoi(n−ớc,khôngkhíhoặchỗnhợp). a/Thiếtbịng−ngtụdùngn−ớc. N−ớclchấtdùngđểtraođổinhiệtrấthayđ−ợcdùngvìđiềukiệntruyềnnhiệttốt,chất l−ợngn−ớcthoảmncácyêucầukỹthuậtvrấtsẵntrongtựnhiên.cầnphảixácđịnhthnh phầnhoáhọccủan−ớc,cáckếtquảphântíchđ−ợcthôngtinchong−ờithiếtkếmáylạnh.Nói chungn−ớcdùngtrongkỹthuậtcầnđ−ợcxửlý(n−ớcmềm). Thiếtbịng−ngtụdùngn−ớcphổbiếnnhấtlloạithiếtbịốngchùmnằmngang: Loạinyn−ớcđitrongống(chấttảinhiệt,cònmôichấtđingoiống.Thiếtbịng−ngtụ ốngchùmnằmngangdùngn−ớccóphụtảinhiệtriêng45kW/m 2.Vậntốcn−ớcđitrongống0,8 ữ1,5m/s. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 30
31. Hình2.9. Sơđồnguyêntắccủathiếtbịng−ngnhiềuống(3đ−ờng). 1Tấmchắnngoi;2Tấmđầuống;3Đệm;4Đáy;5Lốiđichữchi;6ống;7Lỗkhí;8Lỗ chấtlỏng;9Bộlệchdòng;10Bulông. VĐếntừmáylạnhởtrạngtháihơi;CĐiramôichấtng−ngtụ;E 1N−ớcvo;E2N−ớc nóngra Loạiốngchùmthẳngđứng,n−ớccấpvomặttrongốngtruyềnnhiệt,tạothnhmng mỏngchảyxuôixuốngnhờbộphậnphânphốin−ớckiểuchópvlỗ.Khiđộchênhnhiệtđộ47 0C thìhệsốtruyềnnhiệtkhácaoK=800W/m 2độ. Đốivớicácvùngthiếun−ớc,ng−ờitathaythếhệthốngtuầnhonhởbằnghệthống tuầnhonlạikiểubốchơi.(Hình2.10) Hình2.10. Sơđồnguyêntắcbộtraođổinhiệtbốchơi 1Vỏbọc2Dụngcụkhuếchtán3Bộphậnphânphốin−ớc4N−ớcđến5N−ớc phundạngm−a6Bơmn−ớc7Miếngngănrác8ốngtháo9Thùngn−ớc10 Rôbinêbơi11N−ớcbổxung12Quạt;AKhôngkhíEN−ớc Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 31
32. b/Thiếtbịng−ngtụdùngkhôngkhí Thiếtbịng−ngtụdùngkhôngkhíđ−ợcdùngtrongmáynhỏ,tủlạnhgiađình,điềuho nhiệtđộ vvvớilýdodễsửdụngvkhin−ớcthìkhanhiếm,đắthoặcchấtl−ợnghoáhọcxấu. Thiếtbịgồmmộtdnốngvớicánhgầnnhau.Môichấtlạnhđếntừốnggópvophía trêncaocủadn.Nótựchảybằngcáchtựng−ngtụvlùaxuốngpháid−ớibởiốnggópkhác. Ng−ờitaphânbiệtbakiểuthiếtbịng−ngtụtheokiểutuầnhoncủakhôngkhísovớimôichất. Bộng−ngcủadòngchéonhau:khôngkhíđ−ợchútngangquanhómống Bộng−ngng−ợcdòng:khôngkhíđ−ợchútthẳngđứngtừd−ớilêntrêncao. Bộng−ngđ−ợcquạttựnhiên:Thiếtbịng−ngtụdùngkhôngkhíítphảibảod−ỡng, lmviệcvớiđộtincậycao. Vềmặtcấutạo,ốngvcánhlmbằngthép,nhôm,đồng ốngcócánhxoắn,méptrònvớicấutrúckhácnhau.Cấutạothiệtbịng−ngtụkhác nhaucógiátrịhệsốtruyềnnhiệtkhácnhau.Đốivớibộng−ngcódòngkhôngkhíchuyển độngc−ỡngbứcvớibềmặtống,giátrịtrungbìnhcủahệsốtruyềnnhiệt(w/m 2K)nh−sau: Loạiốngvỏnằmngang,môichấtlNH 37001050 LoạiốngđứngcùngvớiNH 3800 ữ930 Loạinằmngangvớifréon400 ữ700 Traođổinhiệtkhing−ngtụfreonxẩyravớic−ờngđộyếuhơnNH 3vìmôichấtnycó hệsốdẫnnhiệtnhỏ.Trongcôngnghiệpđcóthiếtbịng−ngtụnhờkhôngkhítới20000m 2. Trongmộtsốtr−ờnghợp,đỉnhphụtảinhiệtcủathiếtbịng−ngtụquácao,ng−ờita phunn−ớcbổxungvobuồngkhôngkhíd−ớidạngs−ơngmù(i=const),nhờn−ớcbayhơi lmnhiệtđộkhôngkhígiảmxuống. Hình2.11.Thiếtbịng−ngtụdùngkhôngkhí 2.2.2.Thiếtbịbốchơi Bộphậnbốchơilthiếtbịtraođổinhiệtcủamáylạnh,trongđónhiệtlấyratừmôi tr−ờnglạnh,lmsôitácnhânlạnh.Bộphậnbốchơichiaralmhaikiểuphụthuộcvomôi tr−ờnglạnh.Bốchơiđểlmlạnhchấtlỏng(n−ớc,dungdịchn−ớcmuối vv)vdnbayhơi lmlạnhkhôngkhí.Dnbayhơilmlạnhkhôngkhílạichialmhailoại:dnlạnhtĩnhvdn lạnhcókhôngkhíđốil−uc−ỡngbứcnhờquạt. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 32
33. Nếuphânloạitheomứcđộchoánchỗcủamôichấtlạnhlỏngtrongthiếtbịtachiara lmhailoại:loaingậpvloạikhôngngập.Loạibìnhbayhơikiểungập,môichấtlỏngbaophủ tonbộbềmặttraođổinhiệt(th−ờnglloạicấplỏngtừd−ớilên).Loạidnbayhơikiểukhông ngậpthìmôichấtlạnhlỏngkhôngbaophủhếtbềmặttraođổinhiệt,mộtphầnbềmặttraođổi nhiệtdùngđểquánhiệthơihútvềmáynén,th−ờngcấplỏngtừtrênxuống. VềkếtcấuthiếtbịbốchơidùngmôichấtlFreonkhácvớiloạidùngNH 3,dohệsố cấpnhiệtphíaFreonthấphơnphíachấttảilạnh(môichấtlỏng)vìvậyng−ờitaphảilmthêm cácgâncao1,45 ữ1,60mm,b−ớccánhnhỏvềphíaFreonsôi.Độchênhnhiệtđộgiữahail−u 0 0 chấtđốivớifreon( ∆t0=6 ữ8 C)vđốivớiNH 3( ∆t0=5 C).Mứcđộđầycủatácnhânlỏng trongthiếtbịbốchơiđốivớifreon( ≈0,6D)sovớiNH 3( ≈0,8D)vìhỗnhợplỏnghơicủa freonkhisôicólẫndầumáy,nêncóhiênt−ợngnổvtạobọt. Phổbiếnnhấtlthiếtbịbốchơiloạiốngvỏ(Hình2.12),thuộcloạicấutrúccứng,ống thẳng,cuốicácốnghnvohaimặtbíchcólỗt−ơngứng.Môichấtt−ớiquanhchùmống. Kiểucấutrúcnyđơngiảnvdễchếtạo.Tuynhiênkhităngnhiệtđộtruyềngiữathânvống tạoraứngsuấtlớn.Dođótrongsửdụngphảiđểýhiênt−ợngnyvth−ờngxuyênkiểmtra. Ngoiranh−ợcđiểmcủaloạicấutrúcnylthểtíchtácnhânlạnhlớnkhôngthuậnlợi vớihệthốngchuyểntiếp(máylạnhcascade),vsựhiệndiệncủacộtchấtlỏngtĩnh,phầnd−ới bốchơimạnh(Bốchơicủafreon22khinhiệtđộbềmặtchấtlỏngsôi70 0Cvchiềucaocột chấtlỏng300mmnhiệtđộ. Hơi Chấtlỏngcaoáp Hơi Chấtlỏngcaoáp Hình2.12.Bộphậnbốchơikiểuvỏốngcóchấtlỏngtáituầnhonvớisựtrợgiúp. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 33
34. Loạibộphậnbốchơivỏốngvớisôimôichấtbêntrongốngcóthểcóloạiốngthẳng (Hình2.12)hoặcôngU(Hình2.13). ứngsuấtnhiệtởbộphậnbốchơicấutrúccứngkhimôichấtsôitrongốngnhỏhơnsôi ởkhoảngkhônggiangiữacácống.LoạiốngchữUkhôngcóứngsuấtnhiệt. Ưuđiểmcủaloạisôibêntrongốngldungtíchtácnhânlạnhnhỏvkhôngcóảnh h−ởngcủacộtchấtlỏngđếnnhiệtđộsôi.Đặcbiệtthuậnlợiđốivớibộphậnbốchơinhiệtđộ thấpvớidungtíchcloritcanxi,bởivìchuyểnđộngngangống,hệsốtruyềnnhiệtvềpháin−ớc muốicaomặcdầuđộnhớtcủanólớn. Đốivớiloạibốchơibêntrongốngcầnbảođảmdichuyểnđềutácnhânlỏngtrongtất cảcácống. hơiđếnmáynénhoặcbộtraođổinhiệt chấttải chấtlỏng lạnh caoáp 1 hơi chấttảilạnh a/ chấttải lạnh chấtlỏng caoáp chấttảilạnh b/ 2 Hình2.13.BộphậnbốchơikiểuvỏốngvớitácnhânsôibêntrongốngchữU;chấttảilạnh chuyểnđộngngangốngvớtáituầnhon aBơm(1)aBộphậnphun(2) 2.2.3.Thiếtbịlmlạnhkhôngkhí. Thiếtbịlmlạnhkhôngkhícủamáylạnhnhiệtđộthấpchiara:loạithiếtbịlmlạnh loại−ớtvloạikhôphụthuộccáchtiếpxúcgiữakhôngkhívớibềmặtmng−ờitaphânloại. Ngoiratuỳtheoph−ơngthứclmlạnhchiaraloạilmlạnhtrựctiếpvgiántiếp.Khitrong ốngltácnhânlạnhsôigọilthiếtbịlmlạnhtrựctiếpvkhitrongốnglchấttảilạnhchảy thìgọillmlạnhgiántiếp.Thôngth−ờngbềmặttruyềnnhiệtcủathiếtbịcódạngốngvới cánhphẳnghoặccánhxoắn.Khôngkhíthổic−ỡngbứcngangống(dọctheocánh),cònmôi chấtlạnhchuyểnđộngtrongống.ởthiếtbịlmlạnhkhôngkhí,hiệunhiệtđộ θgiữakhôngkhí Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 34
35. 0 0 0 0 vtácnhânlạnhcóthểnhỏ.Vídụkhit0=70 C ữ80 Cthì θ=3 ữ5 C,cònkhibằng40 C thì θ=610 0C.Khi θnhỏnhiệtđộđòihỏicủakhôngkhícaohơnnhiệtđộsôilúcnynăng suấtlạnhcủamáyvhệsốlạnhthìcao.Chiphíkhôngkhíđốivớilmlạnhkhôngkhínhiệtđộ thấpcaohơnbởivìlmgiảmhiệusố ∆tKgiữanhiệtđộđầuvcuốicủakhôngkhítrongthiết bị.Tuynhiênkhôngnêntăngquámứcchiphíkhôngkhí,vìtăngchiphíquálớnsẽđòihỏi tăngdiệntíchđòihỏifcủatiếtdiệnsốngbộphậnlmlạnhkhôngkhí,hoặctăngtốcđộchuyền độngcủakhôngkhí.Trongthiếtkếthiếtbịlmlạnhkhôngkhícầnl−uýviệcchọnđúngtốc độchuyểnđộngcủakhôngkhí ω.Tăng ωsẽlmtănghệsốtruyềnnhiệtvgiảmbềmặtcần củabộphậnlmlạnhkhôngkhí.Tuynhiênsứccảncủakhôngkhí ∆ptănghơnnhiềusovới việcgiảmbềmặt.Sởdĩvậyvìdiệntíchđòihỏi,giảmtỉlệvớitốcđộ,vídụbằng0,5,cònsức cảntrongđiềukiệnnh−nhaut−ơngứngvớicôngthức. ω 2 ∆=p ξ ⋅ ρ ⋅ tăngvớibìnhph−ơngtốcđộ. 2 Thựctế,sứccảntăngnhanhhơnbởivìkhichiphíkhôngkhíđchovchọnkiểuống cógờ,tốcđộcóthểtăngvìgiảmdiệntíchchắncủathiếtbị,rõrngđạtđ−ợctăngsốhngống theođộsâu(theochiềuđicủakhôngkhí),tăngthêmsứccảnphụ. Côngsuấtchiphíchoquạtđểthắngsứccảncủathiếtbị. V⋅∆ p Nquạt = ;() W ηquạt V⋅∆ p Nđ/ cơ = ;() W ηquạt⋅ η đ/c TonbộcôngsuấtchiphíchoquạtN quạt biếnđổithnhnhiệttruyềnvokhôngkhí. Năngsuấtlạnhhữuích củathiếtbịgiảmđộlớn ∆Q =N quạt (w). Nh−vâyviệctăngtốcđộ chuyểnđộngcủakhôngkhísẽlmtăngđộtngộttổnthấtlạnh ∆Qlmgiảmhiệuquảkinhtế, vìđểđạtđ−ợcnăngsuấtlạnhhữuĩchsẽdầntớităngcôngsuấtchiphíchotruyềnđộngmáy nén.Dođótốcđộchuyểnđộngcủakhôngkhícầnthiếtđểtổnthấtlạnh ∆Qkhônglớnhơn5 10%sovớinăngsuấtlạnhhữuích.(Tốcđộkhôngkhílênlấy4hoặcđến2m/s). Cácốngcủathiếtbịlmlạnhkhôngkhínênbốtríngang,vìbốtríthẳngđứngdocó mặtcộtchấtlỏng,nhiệtđộsôicủachấtlỏngởphầnd−ớithiếtbịsẽcao.Bộphậnlmlạnh khôngkhívớib−ớcốngnhỏtheochiềucao,sứccảnkhôngkhíđiqua ∆psẽgiảm,tổnthấtlạnhnhỏ. Thiếtbịlmlạnhkhôngkhíkiểukhôth−ờngdùngloạiốnghoặcginốngcó cánhtảnnhiệtphíakhôngkhíloạitẩmphẳng,loạivítxoắn Trongđóloạicánhngangrờibằng nhôméplênốngcónhiều−uđiểm(chếtạotruyềnnhiệtvgiảmlựccảndòngchảy)hệsố cánhbằng10 ữ25(hệsốcánhltỉsốgiữabềmặtcócánhtrênbềmặtkhôngcócánhphíabên kia). (Hình2.14)biểudiễnsơđồhaivịtríbốtríđúngvkhôngđúngbộphậntraođổinhiệt. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 35
36. từbộphậnphânphối từbộphậnphânphối Khôngkhí Khôngkhí hơiđếnmáynén hơiđếnmáynén Hình2.14.Thiếtbịlmlạnhkhôngkhíđặtkhôngđúng(a)vđặtđúng(b)bộphậntraođổinhiệt Hình2.15.Mộtsốkếtcấumôđuncủathiếtbịlmlạnhkhôngkhí amôđuncơbảnbTổhợpcácmôđuncKiểutreohoặccóchậuđỡ Cácthiếtbịlmlạnhkhôngkhíđặtchocácphònglạnhđộngth−ờngcób−ớccánh10 12mmnêncầnl−uýviếctẩytuyếtphábăngchochúng.Riêngđốivớiphònglạnhcónhiệtđộ ≥+2 0Ccóthểtẩytuyếtbằngchínhnguồnnhiệtcủakhôngkhítrongphòng. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 36
37. Ch−ơng3 tínhtoánvlựachọnthiếtbịchohệthốnglạnh 3.1.T ìnhvchọnmáynénhơi1cấp. 3.1.1.Chọncácthôngsốcủachếđộlmviệc Chếđộlmviệccủahệthốnglạnhđặctr−ngbởi4nhiệtđộsau. Nhiệtđộsôicủamôichấtlạnht 0. Nhiệtđộng−ngtụcủamôichấtt K. Nhiệtđộquálạnhcủalỏngtr−ớcvantiếtl−u(TL). Nhiệtđộhơihútvềmáynén(nhiệtđộquánhiệtt qn ). a)Nhiệtđột 0. Nhiệtđộsôicủamôichấtlạnhtínhnh−sau: t0= tb − ∆ t 0 Trongđó: 0 tbNhiệtđộbuồnglạnh( C) 0 ∆t0Hiệunhiệtđộyêucầu( C) Đốivớidnbayhơitrựctiếp,nhiệtđộbayhơilấythấphơn813 0C.Đốivớibuồng riêngbiệtkhicầnduytrìtừđộẩmthấpcóthểlấytới15 0C.Nếucầnduytrìtrongbuồngởđộ ẩmcao,hiệunhiệtđộchỉl56 0C.Hiệunhiệtđộcnglớn,độẩmt−ơngđốitrongbuồngcng thấp. Trongcáchệthốnglạnhgiántiếp;nhiệtđộsôimôichấtlạnhlấythấphơnnhiệtđộ n−ớcmuối5 ữ6 0C,vnhiệtđộn−ớcmuốilấythấphơnnhiệtđộbuồnglạnh810 0C. b)Chọnnhiệtđột K. Chọn nhiệt độ ng−ng tụ t K phụ thuộc vo nhiệt độ môi tr−ờng lm mát của thiết bị ng−ngtụ. t= t + ∆ t K w2 K Trongđó: t Nhiệtđộn−ớcrakhỏibìnhng−ng w2 0 ∆tKHiệunhiệtđộng−ngtụbằng35 C.(Nghĩalnhiệtđộng−ngtụcaohơn nhiệtđộn−ớcra35 0C). Trongmộtsốtr−ờnghợpng−ờitalấychuẩnlnhiệtđộtrungbìnhcủan−ớckhirav vobìnhng−ng,hiệunhiệtđộlấy46 0C.Chọnhiệunhiệtđộng−ngtụlbitoánkinhtếvì nếu ∆tKnhỏ,năngsuấtlạnhtăng,chiphíđiệnnăngnhỏ,tiêutốnn−ớctăng. ĐốivớimáylạnhfreonchọnhiệunhiệtđộlớngấpđôisovớimáylạnhNH 3 Phụthuộcvokiểubìnhng−ng,nhiệtđộn−ớcđầuvovrachênhnhau26 0C. t= t +2 ữ 6 0 C w2 w 1 ( ) ởđây: tw2 Nhiệtđộn−ớcrakhỏibìnhng−ng. tw1 Nhiệtđộn−ớcváobìnhng−ng. 0 Đốivớibìnhng−ngvỏống ∆tw=5 C. Nhiệtđộn−ớcvobìnhng−ngkhidùngthápgiảinhiệtcaohơnnhiệtđộnhiệtkế−ớt34 0C. Đốivớidnng−nglmmátbằngkhôngkhí,hiệunhiệtđộtrungbìnhgiữamôichấtlạnhng−ngtụv Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 37
38. khôngkhíbằng1015 0C.Đốivớidnng−ngt−ới,nhiệtđộn−ớcgiữnguyênvlấybằngnhiệt 0 độn−ớctuầnhon(bằng t− +(3 ữ 4 C ) ). Ng−ờitacóthểchọnnhiệtđộng−ngtụtheođồthịd−ới. Hình3.1.Đồthịxácđịnhnhiệtđộng−ngtụchodnng−ngt−ới VídụNhiệtđộkhôngkhi30 0C,độẩm ϕ=60%dóngxuốnggặpđ−ờngnhiệttảiriêng 2 0 củadnng−ngtụq r=1500w/m ,dóngngangtađ−ợcnhiệtđộng−ngtụt K=34,6 C.Tr−ờng hợpcácsốliệuđchocóđiểmgiaonhaunằmngoiđồthịtasửdụngph−ơngphápnộisuy. c/Nhiệtđộquálạnht ql : Lnhiệtđộmôichấttr−ớckhivovantiếtl−u.Nhiệtđột ql cngthấp, năngsuấtlạnhcngcao.Tuynhiênđốivớimáylạnh1cấpkhônghồinhiệt(NH 3),thìnhiệtđộ quálạnhkhiquathiếtbịtraođổinhiệtng−ợcchiềuvẫncaohơnnhiệtđộn−ớcvo35 0C. t= t +3 ữ 5 0 C ql w 1 ( ) Việcquálạnhth−ờngđ−ợclmngaytrongthiếtbịng−ngtụbằngcáchđểmứclỏng ngậpvoốngd−ớicùngcủadnốngtrongbìnhng−ngốngchùm.N−ớccấpvobìnhsẽđiqua cácốngnytr−ớcđểquálạnhlỏngsauđómớilêncácốngtrênđểng−ngtụmôichất. Thiếtbịlạnhfreoncũngkhôngđ−ợcbốtríthiếtbịquálạnh.Việcquálạnhthựchiện trongbìnhhồinhiệt,giữamôichấtlỏngnóngtr−ớckhivovantiếtl−uvhơilạnhởbìnhbay hơira,tr−ớckhivềmáynén. d/Nhiệtđộhơihútt h. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 38
39. Nhiệtđộhơihútlnhiệtđộcủahơitr−ớckhivomáynén.Nhiệtđộhơihútluônlớn hơnnhiệtđộsôicủamôichất.Hơiphảilhơiquánhiệt,đểkhônghútphảilỏng,tabốtríbình 0 táchlỏng.ĐốivớitáchnhânNH 3,nhiệtđộhơihút: th = t0 +(5 ữ 15 C ) Đểđạtđ−ợcquánhiệtcủahơihútđốivớimáylạnhNH 3tacó3cách: •Quánhiệtngaytrongdnlạnh,khidùngvantiếtl−unhiệt •Quánhiệtnhờhotrộnvớihơinóngtrênđ−ờngvềmáynén. •Quánhiệtdotổnthấtlạnhtrênđ−ờngốngtừthiếtbịbayhơivềmáynén. ĐốivớimáynénNH 3nhiệtđộcuốitầmnénkhácao,nênnhiệtđộcngnhỏcngtốt. Đốivớimáynénfreonnhiệtđộcuốitầmnénthấp,nênđộquánhiệthơihútcóthểchọncao. VớiR12độquánhiệthơihútđến30 0C. VớiR22khoảng25 0C 3.1.2.Chutrìnhmáylạnhnénhơimộtcấp. a/Chutrình1cấp: (Hình3.2)trìnhbysơđồđơngiảnnguyêntắccủachutrìnhmáylạnh1 cấpdùngchomôichấtNH 3vchutrìnhlạnhbiểudiễntrênđồthịilgpvTs. Sựthayđổitrạngtháicủamôichấttrongchutrìnhnh−sau: 1’1Quánhiệthơihút. 12Nénđoạnnhiệt(i=const)từápsuấtthấpP0lênápsuấtcaoP K. 22 ’Lmmátđẳngáphơimôichấttừtrạngtháiquánhiệtxuốngtrạngtháiboho. 2’3 ’Ng−ngtụmôichấtđẳngáp,đẳngnhiệt. 3’3Quálạnhmôichấtlỏngđẳngáp. 34Quátrìnhtiếtl−uđẳngentapyởvantiếtl−ui 3=i 4. ’ 41 Bayhơitrongbìnhbayhơiđẳngáp,đẳngnhiệtP 0=const;t 0=const. b/Xácđịnhcácthôngsốcủachutrìnhlýthuyết. Hình3.2.Chutrình1cấpAmôniắc a/Sơđồnguyênlýlmviệcb)ChutrìnhtrênđồthịTSc)Chutrìnhtrênđồthịilgp. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 39
40. Năngsuấtlmlạnh: q0= i 1 − i 4 J/kg(3.2) Tảitrongnhiệtcủabộng−ng: qk = i2 − i 3 J/kg(3.3) Côngnéncủamáynén: l=∆ iđn = ii2 − 1 J/kg(3.4) Năngsuấtriêngthểtích: q0 qv = (3.5) v1 ởđây:v 1thểtíchriênghơihútvềmáy Hệsốlạnhcủachutrìnhlýthuyết,đặctr−nghiệuquảnăngl−ợngcủanó. q0 i1− i 4 εT = = (3.6) ∆iđn i2 − i 1 Khibiếtcácthôngsốcủachutrìnhlýthuyếtcóthểxácđịnhnhữngthôngsốchínhlm việccủamáylạnhthực.Năngsuấtlạnhcủamáynén. Vtt ⋅λ QMq0=⋅= 0 ⋅=⋅⋅ qV 0 ttλ q V (w)(3.7) v1 Q M = 0 q0 ở đây: V ⋅λ M = tt Sốl−ợngthựccủatácnhântuầnhonhoặcnăngsuấtkhốicủamáynén(kg/s). v1 3 Vtt Thểtíchgiâythựctếmáynénpittông(m /s) λHệsốcungcấpcủamáynén(tínhtớitổnthấtthểtích) Côngsuấtcủamaynén: M⋅∆ i N = đn (W)(3.8) η ηHiệusuấtnén Hệsốlạnhthực Q ε= ε ⋅ η = 0 (3.9) t T N c/Tínhnhiệtchomáynén +Năngsuấtcủamáynén. Vtt ⋅λ Q0= ⋅ q 0 (W)(3.10) v1 Thểtíchcủamáynénxácđịnhtheokíchth−ớchìnhhọccủanó. Đốivớimáynénpittông Thểtíchlýthuyếtmộtmáynén π ⋅ D2 n V= ⋅⋅⋅ S Z (m 3/s) ltMN 4 60 ởđâyd=đ−ờngkínhtrụcđẩy Đốivớimáynéncánhquay Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 40
41. n V=()2 ⋅⋅π Di −⋅ δ ⋅⋅⋅ eL (m 3/s) ltMN 60 ởđây: SHnhtrìnhpittông(m); ZSốxylanhmáynén; nSốvòngquay(vg/ph); LChiềudixylanh(m); e=0,5 ⋅( D − d r )độlệchtâm(m); drĐ−ờngkínhrôto(m); δChiềudycánh(m); iSốcánh. +Nhucầucôngsuất. Khitínhtoánmáynén,đầutiêntaxácđịnhcôngsuấtđoạnnhiệt,sauđóđ−avohệsố lmviệcvhệsốhiệuchỉnhtínhtớisailệchgiữacôngsuấtthựcvcôngsuấtđoạnnhiệt. Nénđoạnnhiệtchỉdùngđểkhảosátđốivớikhílýt−ởng.Đốivớimáynénkhícôngchi phínénnhỏnhấtứngvớichếđộđẳngnhiệt.Đốivớimáynénlạnh,banđầunénđẳngnhiệt (đếntrạngtháiboho)sauđótheođ−ờngconggiớihạntrên. Côngcầnđểnénđoạnnhiệt Nđn= M ⋅∆ i đn (w)(3.11) ởđây: ML−ợngtácnhântuầnhonthực(kg/s) ∆iđn Hiệuentapycủanénđoạnnhiệtcuốivhơihút(J/kg) Côngsuấtthựcchiphínénhơi(chỉthị). Nđn Ni = (w) ηi ηiHệsốchỉthịcủamáynén. Đểtínhtổnthấtdomasátng−ờitathayhệsốcơηcbằngsửdụngt−ơngứng. Ne= N i + N ms (w) Nms Côngsuâtchiphídomasát Đểđánhgiátổngtổnthấttrongmaynén,sửdụnghiệusuấtmáynén ηeliênquantới côngsuấtđoạnnhiệtvớicôngsuấttrêntrụcmáynén. Nđn ηe= = η i ⋅ η c (3.12) Ne Côngsuấtđộngcơđiện Ne Nđc = (3.13) ηđc ηđc Hiệusuấtđộngcơ Hiệusuấtchỉthịvhiệusuấthiệudụngchophépsosánhvớicôngsuấtthựcvớicông suấtđoạnnhiệt. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 41
42. d)Hệsốthểtíchcủamáynén. +Phântíchtổnthấtthểtíchcủamáynén. Hệsốcungcấpchungbaogồmcáchệsốriêngsau: λλ=c + λ tl + λ w + λ r + λ K (3.14) Trongđó: λcHệsốtínhđếnthểtíchchết λtl Hệsốtổnthấtdotiếtl−u ` λw Hệsốtổnthấtdohơihútvoxylanhbịđốtnóng. λrTổnthấtdoròrỉmôichấtquapittông,xylanh,secmăngvvantừkhoangnénvề khoanghút. λkHệsốtínhtớisựgiảmnăngsuấtmáynénkhilmviệcvớiquánhiệtnhỏ. Hệsố λctínhtổnthấtnăngsuất,liênquantớisựdncủahơitừkhônggianchếtkhi hnhtrìnhpittôngng−ợclại;cóthểxácđịnhtrênđồthịchỉthị. Hình3.3.Đồthịchỉthịcủamáynénpíttông s' λ = c s Hoặctheocôngthức 1    m PK+ ∆ P K  λc =−⋅1c   − 1 (3.15) P   0  Trongđó:cThểtích(%thểtíchxylanh) mChỉsốđabiếncuadnng−ợc Hệsố λtl tínhsựgiảmnăngsuấtdophíad−ớiđiểmchết,ápsuấttrongxylanhnhỏhơn sovớiápsuấthút. Từđồthịchỉthịtacó: Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 42
43. s" λ = tl s' (1+c) ∆ P 0 hoặctínhtheo: λtl =1 − (3.16) λc ⋅ P0 ởđây ∆P0lhiệusốgiữaápsuấthútvápsuấttrongxylanhởd−ớiđiểmchết. Hệsố λwtínhtớisựgiảmnăngsuấtdohơihútbịđốtnóngtiếpxúcvớithnhcủarnhhút. T0 λw = Txl ởđâyT 0vT xl lnhiệtđộcủahơiứngtr−ớcốnghútvxylanhtạithờiđiểmđóngsúp páthút( 0K). Trongthựctếtínhcáchệsốtheocáccôngthứctrênkhókhăn,th−ờngxácđìnhbằng thựcnghiệm. Hệsốcungcấpcủamáynén1cấpnhậnđ−ợcbằngthựcnghiệmkhikhảonghiệmmáy nén(Hình3.4).Từđồthịchothấy,máynéncóthểtíchchếtc=3,5 ữ4,5%giátrịhệsốcung cấprấtgầnnhau(đ−ờngcong14).Khigiảmthểtíchchếtxuống1,5%,hệsốcungcấpđ−ợc nângcao(đ−ờngcong5,6).Tăngsốvòngquaycủamáynéngiátrị λgiảm.Tacóthểxácđịnh λvớiđộchínhxác5%theoph−ơngphápcủaB_Kantôrôvit. P P λ =0,8 −⋅−ck 0,004 ⋅+⋅ k 4 c (3.17) P0 P 0 Hình3.4.Hệsốcungcấpcủamáynén1cấp Thểtíchlýthuyếtdopittôngquétđ−ợc. V V = tt (m 3/s) lt λ Sốl−ợngmáynéntheoyêucầu. V Z = lt VltMN Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 43
44. +Tổnthấtnăngl−ợng. Tổnthấtnăngl−ợngkhinénhơitínhtheo ηibaogồm ηi=⋅⋅⋅⋅ ηηηηη nđ dhhnrk ⋅⋅ ηη (3.18) Trongđó: ηn, ηđ, ηd, ηhHệsốtínhtớitổnthấtnăngl−ợngkhinén,đẩy,dnvhútcóthểxác địnhtừđồthịchỉthị. ηw, ηr, ηkHệsốtổnthất,điqua1kghơivomáynén,liênquantớitổnthấtthểtích, giátrịt−ơngứngbằng λw, λr, λk. Hình3.5. Xácđịnhtổnthấtnăngl−ợngtheođồthịchỉthị đểxácđịnh ηn, ηđ, ηd, ηhbằngcáchsosánhđồthịchỉthịthựctế(1234)vớiđồthịlýthuyết củamáynén,trongđóchothểtíchchết,tổnthấtởvantíchl−ukhôngcó(1’2’3’4’), Diệntíchđồthịthựctếtănghơnsovớiđồlýthuyết,t−ơngứnglmtăngcôngsuất,Hệ sốứngvớitổnthấtcôngsuấtdovantiếtl−ukhiđẩy 1 η = (3.19) d f 1+ d FT Hệsốứngvớitổnthấtdovantiếtl−ukhihút 1 η = (3.20) h f 1+ h FT Hệsốtínhvớitổnthấtkhinén Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 44
45. 1 η = (3.21) n f 1+ h FT Hệsốtínhvớitổnthấtkhidn 1 λ η = ⋅ c (3.22) d f λT 1+ d c FT Sựthayđổidiệntíchcủađồthịchỉthịdosailệchgiữađ−ờngnénthựctếvlýthuyết doquátrìnhnénkhôngđoạnnhiệt,cũngnh−ápsuấttạiđiểm1thấphơnápsuấthút.Quátrình nénkhôngđẳngnhiệt,diệntíchđôthịchỉthịcóthểtănghoặcgiảm,Khilmlạnhxilanh, th−ờngquátrìnhnénbắtđầulệchsangphảisauđósangtráisovớiđ−ờngđoạnnhiệt.Vìvậyf n ltổngđạisốdiệntícht−ơngứngvthayvocôngthức(3,21)vớidấucủanó.Khităngc−ờng lmlạnhf n 1. Giảmápsuấttạiđiểm1’dẫnđếngiảmdiệntíchđồthịchỉthịvìđ−ờngnénhạthấp xuống;lmgiảmcôngsuấtkhinénmỗikilôgamhơi;vgiảmkhốil−ợnghơinén.Tổnthấtkhi dnliênquantớiquátrìnhdnkhôngđoạnnhiệt( ηn).Khilmlạnhxylanhbằngn−ớc,diện tíchđồthịtăngv ηngiảm. Đểtínhsốl−ợngtácnhânlạnhthayđổigiữanénthựctếvlýthuyết(đoạn44’).Trong λc T côngthức(3.22)đ−avohệsốhiệuchỉnh T ( λc hệsốkhoảngchếtkhiginđoạn λc nhiệt, λc–chutrìnhthựctế). Khităngc−ờnglmlạnh ηn>1,cáctổnthấtcònlạikhôngđángkểvcóthểđạtđ−ợc ηi>1. 3.1.3.Xácđịnhtheođiềukiệntiêuchuẩn. Phầntrênđchọnđ−ợcmáynénvớiV lt chotr−ớc.Nh−ngnếukhôngbiếtV lt mchỉ biếtnăngsuấtlạnhởđiềukiệntiêuchuẩnQ ot/c củamáynén,lmthếnochọnđ−ợcmáynén thíchhợpvsốl−ợngmáynénthíchhợp? Tr−ờnghợpchỉbiếtnăngsuấtlạnhởđiềukiệntiêuchuẩn(Q ot/c ),tacầntínhtoáncác b−ớcsau: +Xácđịnhchukìlạnhtiêuchuẩn. Cácchếđộtiêuchuẩnlạnhchotrongbảng3.1 Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 45
46. Bảng3.1. Mộtsốchếđộlạnhtiêuchuẩn 0 Nhiệtđộ C to tqn tK tql Chếđộtiêuchuẩn Mộtcấp Amôniac 15 10 30 25 Frêon 15 15 30 25 Chếđộđiềuho 5 15 35 30 Chếđộlạnhđông(haicấp) Amôniac 40 30 35 30 Frêon 35 20 30 25 Căncứsốliệutiêuchuẩnvềnhiệtđộtrên,tacóthểxâydựngchutrìnhtiêuchuẩntrên đồthịilgpvxácđịnhcácthôngsốcònlại:P,i,v 1vtiếptụctínhtoán. +Năngsuấtlạnhriêngkhốil−ợngtiêuchuẩn Qot/c =i 1(t/c) –i 4tc KJ/Kg +Năngsuấtlạnhriêngthểtíchtiêuchuẩn qot / c 3 Qvtc = KJ/m V1t / c +Hệsốcấpởđiềukiệntiêuchuẩn λtc tínhtheocác λthnhphầntiêuchuẩn. +NăngsuấttiêuchuẩnQ ot/c qvt / c ⋅ λt / c Qot/c =Q o, (KW) qv ⋅ λ Qot / c +Sốmáynéncầnchọn:ZMN = (chiếc) Qot / cMN Qo HoặcZMN = QoMN Vlt HoặcZMN = VltMN Bảng3.2. MáynénpittôngMycom,mộtcấpnénloạiW(hngMayeKaWaNhật) Môi Kíhiệu Thể Q 0,kW Ne,kW chất tích 25 20 15 10 5 00C 25 20 15 10 5 00C quét, m3/h N2WA 71,0 17,3 23,4 30,7 39,3 49,5 61,3 8,1 9,1 10,0 10,7 11,3 11,6 N4WA 187,2 45,4 61,6 80,8 103,7 130,4 161,6 21,4 23,9 26,2 28,3 29,7 30,6 N6WA 280,7 68,3 92,3 121,3 155,5 195,6 242,3 32,0 35,9 39,4 42,4 44,6 45,8 R717 N8WA 374,2 91,0 123,1 161,7 207,4 260,9 323,1 42,8 47,8 52,6 56,4 59,4 61,0 N4WB 381,0 92,8 125,6 164,9 211,4 265,9 329,4 43,6 48,8 53,6 57,6 60,6 62,3 N6WB 572,6 139,1 188,4 247,3 317,1 398,9 494,1 65,4 73,2 80,4 86,4 90,9 93,4 N8WB 764,1 185,5 251,2 329,7 422,7 351,9 658,7 87,2 97,6 107,1 115,2 121,2 124,5 N12WB 954,3 231,9 313,9 412,2 528,4 664,8 823,4 109,0 122,1 133,9 144,0 151,5 155,7 F2WA2 71,0 19,3 25,4 32,6 41,1 50,9 62,1 8,4 9,3 10,2 10,9 11,5 11,9 F4WA2 187,2 50,7 67,1 86,0 108,3 134,1 163,9 22,2 24,9 27,2 29,1 30,7 31,7 F6WA2 280,7 76,1 100,5 129,1 162,6 201,2 245,8 33,4 37,2 40,7 43,7 46,0 47,5 F8WA2 374,2 101,6 134,0 172,2 216,7 268,2 327,7 44,5 49,7 54,4 58,4 61,4 63,3 R22 F4WB2 381,0 107,8 140,3 178,5 223,1 274,7 334,2 44,6 50,7 56,3 61,2 65,3 68,4 F6WB2 572,6 161,7 210,5 267,8 334,6 412,1 501,2 66,8 76,0 84,4 91,8 98,0 102,6 F8WB2 764,1 215,6 280,6 357,1 446,2 549,4 688,3 89,1 101,3 112,5 122,4 130,7 136,8 Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 46
47. F12WB2 954,3 269,4 350,8 446,3 557,8 686,8 835,4 11,4 126,7 140,7 153,0 163,3 171,1 F2WA5 71,0 19,5 25,7 33,1 41,6 51,6 63,1 9,0 10,0 10,9 11,7 12,2 12,5 F4WA5 187,2 51,5 67,9 87,1 109,7 136,1 166,3 23,9 26,7 29,1 31,1 32,6 33,5 F6WA5 280,7 77,2 101,7 130,7 164,7 204,0 249,4 35,9 40,0 43,6 46,6 48,9 50,3 F8WA5 374,2 103,0 135,7 174,4 219,6 272,0 332,7 47,8 53,3 58,1 62,2 65,1 66,9 R502 F4WB5 381,0 109,1 142,0 180,7 225,9 278,5 339,1 49,0 55,3 61,1 66,2 70,3 73,4 F6WB5 572,6 163,6 213,0 271,0 338,9 417,7 508,7 73,4 83,0 91,7 99,3 105,5 110,1 F8WB5 764,1 218,2 284,0 361,4 451,9 557,0 678,3 97,9 110,6 122,2 132,4 140,7 146,8 F12WB5 954,3 272,8 354,9 451,8 564,8 696,3 847,8 122,4 138,3 152,8 165,4 175,8 183,5 3.2.Tínhvchạymáynénhơi2cấp. Mụcđíchcủachutrình2cấpl Cảithiệnhệsố λcủamáynénkhitỉsốnén ≥9 0 Giữchonhiệtđộcuốikìnénkhôngcaoquát 2<160 C Đạtđ−ợcnhiệtđộsôit−ơngđốithấp(40 0C) 3.2.1.Chutrình2cấplmmáttrunggianhonton HơimôichấttừbìnhbayhơiBHđivomáynénhạápNHAvnéntừtrạngthái1có ápsuấtP 0,nhiệtđột 0,lêntrạngthái2cóápsuấttrunggianP tg vnhiệtđộcaot 2sauđóvo BTG,Miệngốngđẩysụcd−ớimứclỏng,dođóhơiđ−ợclmmáttớitrạngtháiboho,Hơitừ trạngthái3đ−ợchútvoNCAvnénlêntrạngthái4(nhiệtđột 4)vđ−avothiếtbịNT,Tại đâyhơiđ−ợclmmátvng−ngtụlỏngnhờthảinhiệtchon−ớclmmát,sauđóquaTL 1vo bìnhtrunggian,Phầnhơihìnhthnhsaukhitiếtl−uđ−ợcmáyNCAhútvề,cònphầnlỏngqua TL 2vothiếtbịbayhơi,Tạiđâylỏngmôichấtbayhơithunhiệtvomôitr−ờng,Hơiđ−ợchút vềNHA–honthnhvòngtuầnhonkín, Hình3.6. Chutrìnhlạnh2cấplmmáttrunggianhontoncóquálạnhlỏngvquánhiệthơihút BHbìnhbayhơiNHA–máynénhạápNCA–máynéncaoáp NT–ng−ngtụTL 1TL 2–vantiếtl−u1,2BTG–bìnhtrunggian Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 47
48. a/Cácquátrìnhnh−sau, 1’1quánhiệthơihúthạáp 12nénđoạnnhiệtcấphạápS 1=S 2 23lmmáthơinéncấpthấptrongBTGnhờbayhơi1l−ợnglỏngtạiđây 3–4nénđoạnnhiệtcấpcaoS 3=S 4 45’5lmmátng−ngtụvlmmátmôichấtlỏng 5–6tiếtl−uđẳngentalpy(i 5=i 6)từápsuấtđ−ợcng−ngtụxuốngápsuấttrunggian, Phầnhơicói 7hútvềmáynéncaoáp,Phầnlỏngcònlạicói 8tiếtl−ulần2xuốngP 0, 89tiếtl−ucấp2,i=const(i 8=i 9)từP tg xuốngP 0 9–1’bayhơiđẳngnhịêttrongthiếtbịBHthunhiệtlmlạnhmôitr−ờng b/Xácđịnhchutrình2cấpbìnhtrunggianốngxoắn, từnhiệtđộng−ngtụvbayhơi,xácđịnhápsuấtng−ngtụvbayhơi ápsuấttrunggian Ptg = PK⋅ PK Năngsuấtlạnhriêng q0=i 1’–i 9KJ/Kg Năngsuấtlạnhriêngthểtích 3 qV=q 0/v 1KJ/m xácđịnhcôngsuấtnénriêng cầnxácđịnhcôngnénriêngchocảhaicấp: Giảsửm 1–l−ul−ợngmôichấtquamáynénhạápNHA m3–l−ul−ợngmôichấtquamáynéncaoápNCA l1,l 2–côngnénriênghạápvcaoáp cânbằngnhiệtởbìnhtrunggiantacó(nhiệtvobằngnhiệtra) m3,i 6+m 1,i 2=m 1,i 8+m 3,i 7 m i − i Suyra: 3 = 2 8 m1 i7 − i6 Côngnénriêng m3 l= l1 + l 2 ⋅ m1 i2− i 8 l= l1 + l 2 ⋅ (KJ/Kg) i7− i 6 Năngsuấtnhiệtriêng m3 qK =() i4 − i 5 m1 Hệsốlạnh Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thu t L nh & lnh ủụng th c ph m 48