MỞ ĐẦU Trong công nghệ hoá chất và thựu phẩm, chúng ta gặp rất nhiều quá trình chuyển chất và truyền nhiệt của các hạt chuyển động trong đó hạt rắn dao động tự do, chuyển động rung động, chuyển động cuốn theo đông khí, chuyển động só sự tương táo của cdc hạt như trong say tang sdi,.Chuyén dang cia hạt rắn có ý nghĩa đáng kể với quá trình chuyển. chất và truyền nhiệt. Dã có nhiều nhà nghiên cứu đã đề cập đến vấn dé ảnh hưởng chuyển động lên quá trình công nghệ vả dã dược áp dụng một cách hiệu quá Wong phạm vi rộng lớn. Ví như trong kỹ thuật sảy nông sản, hệ số cấp nhiệt giữa tác nhân sấy và lớp hạt sôi rung lớn gấp từ 5-25 lần so với lớp hạt đứng yên [4] Trong luận văn này chúng tôi xin trình bảy một số kết quá Nghiên cửu quá trình truyền nhiệt của dòng khí vào vật chuyển động, chủ yéu la dao động của các hạt lơ lửng, Nội dung chủ yếu của luận văn bao gồm các phần: Tổng quan, phương pháp nghiên cửu, Kết quả và thảo luận, và Kết luận.1 Chuyến động của hạt trong công nghệ hóa chất va thực phẩm.
"Trong các quá trình công nghệ hóa chất và thực phẩm, vật liêu hạt có thể ở trạng thái chuyển động khác nhau. Xét về chuyển động tương đối của hạt với môi trường chuyển động lên truyền nhiệt và chuyển chất, sự chuyển động nói chung làm tăng cường độ quá trỉnh. Vấn để ảnh hưởng của đao động lên độ xếp của lớp hại cững được một giả người Trung Quốc nghiên cứu, tác giả cho rằng dao động có thể giúp qua trình lỏng hoá các hạt dễ dàng hơn. Phân bê độ xốp hướng trục và hướng kính du hon so với không có dao động.
Khi biên độ dao đông lớn thì dao động ảnh hưởng mãnh liệt lên độ xốp. Trong kỹ thuật sấy nồng sản thực phẩm, đới với máy sấy rung mà mặt rung không gia nhiệt thì hệ số cấp giữa tác nhần sây và lớp hạt sôi rung lớn từ 5-25 lần so với lớp hạt đứng yên [4] Đề cập đến vấn đề Ảnh hưởng của dao động cơ học lên lên dòng nhiệt tới han trong dng dứng hình vành khăn, các tác giả Dac Hun Kim, Yeng Ho Lec, va Soon Heung Chang đã cho ring sự đao động cơ học của thanh gia nhiệt làm tăng dòng nhiệt 16,4%. Đồng thời các tác giả cũng chỉ ra rằng biên độ là một thông số tác dộng rất mạnh lên sự tăng dong nhiệt tới hạn. I3ao động là một phương pháp hiệu quả lảm tăng cường quá trình truyền nhiệt nói chung cũng như dỏng nhiệt tơi hạn nói riêng 1.2 Cỡ sở quá trình truyền nhiệt Qua tinh truyền nhiệt từ đổi tượng này sang đối tượng khác được thực hiện qua các phương thức dẫn nhiệt, troyén nhiệt đối lưu và truyền nhiệt bức xa.
Trong các quá trình truyễn nhiệt, thường không chỉ xáy ra một phương thức mả thưởng xây ra đồng thời hai hay ba phương thức noi trên. au On = {- lu : (14a) Trong dé Cu : Nhiệt dùng để làm bay hơi Ẩm trong hạt, W; Mỹ : Khối lượng vật liệu khô, kg; _ 2 : lượng Âm giảm, kg Âm/kg vật liệu khô. TIệ số cấp nhiệt trong quá trinh sấy được tính theo công thức sau: Q + Quy— œa. hé sd cdp nhiét, Wim? K; Ø: bề mặt Tiêng, m/kg Mụ; khối lượng vật liệu, kp; AT : hiệu số nhiệt 46, K.
Suy ra Œ-16) „ là hệ số bức xạ chung Đối với hai vật thế bao trùm nhau 'Irong đó: T,: bề mặt của vật bị bao bọc, mổ; Tạ: bỀ mặt của vật bao ngoài, m” Ai: là độ đen của vật bị bao bọc; Á¿: là độ đen của vật bao bọc ngoài Truyền nhiệt bức xạ của khi (hai nguyên tử) thường rất nhỏ. Cấp nhiệt là quá trình trao đổi nhiệt giữa đòng lưu chất với bề mặt tiếp xúc với dòng. Quá trình cấp nhiệt xuất hiện hầu hết trong các quá trình công nghệ hóa chất và thực phẩm. lượng nhiệt truyển do cấp nhiệt được tỉnh như Sau: OQ =al Att (L6) “Trong đó Q: là lượng nhiệt cấp vào vật, J, E: là diễn tích bễ mặt tham gia trao đỗi nhiệt, mề, z: là thời gian, s, ø: là hệ số cấp nhiệt, mC Ai, : là động lực truyền nhiệt trung binh, °C Dặc trưng cho quá trình cấp nhiệt là hệ số cấp nhiệt #[W/m.°C], phân ánh lượng nhiệt được cấp trong 1 giây qua ImẺ điện tích bề mặt và có hiệu số nhiệt độ giữa môi trường và vật là 1°U CHUONG 1.1 Chuyến động của hạt trong công nghệ hóa chất va thực phẩm.
"Trong các quá trình công nghệ hóa chất và thực phẩm, vật liêu hạt có thể ở trạng thái chuyển động khác nhau. Xét về chuyển động tương đối của hạt với môi trường chuyển động lên truyền nhiệt và chuyển chất, sự chuyển động nói chung làm tăng cường độ quá trỉnh. Vấn để ảnh hưởng của đao động lên độ xếp của lớp hại cững được một giả người Trung Quốc nghiên cứu, tác giả cho rằng dao động có thể giúp qua trình lỏng hoá các hạt dễ dàng hơn. Phân bê độ xốp hướng trục và hướng kính du hon so với không có dao động.
Khi biên độ dao đông lớn thì dao động ảnh hưởng mãnh liệt lên độ xốp. Trong kỹ thuật sấy nồng sản thực phẩm, đới với máy sấy rung mà mặt rung không gia nhiệt thì hệ số cấp giữa tác nhần sây và lớp hạt sôi rung lớn từ 5-25 lần so với lớp hạt đứng yên [4] Đề cập đến vấn đề Ảnh hưởng của dao động cơ học lên lên dòng nhiệt tới han trong dng dứng hình vành khăn, các tác giả Dac Hun Kim, Yeng Ho Lec, va Soon Heung Chang đã cho ring sự đao động cơ học của thanh gia nhiệt làm tăng dòng nhiệt 16,4%. Đồng thời các tác giả cũng chỉ ra rằng biên độ là một thông số tác dộng rất mạnh lên sự tăng dong nhiệt tới hạn. I3ao động là một phương pháp hiệu quả lảm tăng cường quá trình truyền nhiệt nói chung cũng như dỏng nhiệt tơi hạn nói riêng 1.2 Cỡ sở quá trình truyền nhiệt Qua tinh truyền nhiệt từ đổi tượng này sang đối tượng khác được thực hiện qua các phương thức dẫn nhiệt, troyén nhiệt đối lưu và truyền nhiệt bức xa.
Trong các quá trình truyễn nhiệt, thường không chỉ xáy ra một phương thức mả thưởng xây ra đồng thời hai hay ba phương thức noi trên. au On = {- lu : (14a) Trong dé Cu : Nhiệt dùng để làm bay hơi Ẩm trong hạt, W; Mỹ : Khối lượng vật liệu khô, kg; _ 2 : lượng Âm giảm, kg Âm/kg vật liệu khô. TIệ số cấp nhiệt trong quá trinh sấy được tính theo công thức sau: Q + Quy— œa. hé sd cdp nhiét, Wim? K; Ø: bề mặt Tiêng, m/kg Mụ; khối lượng vật liệu, kp; AT : hiệu số nhiệt 46, K.
Suy ra Œ-16) Trong quá trình oông nghệ nơi mà dỏ sự lồn tại cáo quá trình truyền và chuyển chất với sự góp mặt của hai pha rắn và khí (hoặc lỏng), quá trình cẤp nhiệt lả quá trình phổ biến, đóng vai trò quan trọng, tuy nhiên nó cũng rất phức tap. Hệ số cập nhiệt rất phúc tạp, nó phụ thuộc vào rat nhiều yếu tổ. Cụ thể nó phụ thuộc vào các yếu tổ chủ yếu sau đây > Toai chat tai nhuét (lưu chất ở dạng lòng, hơi, hay khi), > Tính chất vật lý của chất tải nhiệt như độ nhớt, khối lượng riêng, độ dẫn nhiệt, .Do các tích chất vật lý của chất Lái nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ vì vậy hệ số cấp nhiệt cũng ph u thuộc vào nhiệt dộ của chất tải nhiệt. Kểu độ nhớt giảm, độ dẫn nhiệt và khối lượng riêng tăng thì hệ số cấp nhiệt tăng, > Kính thước, hình dạng, vị trí vả tính chất của bề mặt trao đỗi nhiệt bao gềm ca tinh chất chuyển động của bể mặt,.
> Chế độ chảy của lưu chất (chế độ chảy dòng hay chảy xoáy): Khi tốc đô của lưu chất tăng lên thi làm cho lớp lưu chất chảy dòng trên bề mặt rắn mỏng đi dẫn đến trở nhiệt giảm nên hệ số cắp nhiệt sẽ tăng, Quan hệ giữa hệ số cấp nhiệt và các yếu tô trên rất phức tạp và không thể thiết lập được quan hộ lý thuyết má phải xây dựng quan hệ thực nghiệm trong từng điều kiện cụ thể. Đã có rất nhiều nghiên cứu và đã lim ra được nhiều công thức thực nghiệm dễ tỉnh hệ số cấp nhiệt @ cho nhiều trưởng hợp cụ thể. Ví dụ như một số trường hợp nêu ra ở dưới đây Đôi với không khí chuyên dộng trong Ông thẳng chuẫn số Nuy-xen dược tính như sau: Nu — 0,008.Re™ Pr a7) „ là hệ số bức xạ chung Đối với hai vật thế bao trùm nhau 'Irong đó: T,: bề mặt của vật bị bao bọc, mổ; Tạ: bỀ mặt của vật bao ngoài, m” Ai: là độ đen của vật bị bao bọc; Á¿: là độ đen của vật bao bọc ngoài Truyền nhiệt bức xạ của khi (hai nguyên tử) thường rất nhỏ. Cấp nhiệt là quá trình trao đổi nhiệt giữa đòng lưu chất với bề mặt tiếp xúc với dòng.
Quá trình cấp nhiệt xuất hiện hầu hết trong các quá trình công nghệ hóa chất và thực phẩm. lượng nhiệt truyển do cấp nhiệt được tỉnh như Sau: OQ =al Att (L6) “Trong đó Q: là lượng nhiệt cấp vào vật, J, E: là diễn tích bễ mặt tham gia trao đỗi nhiệt, mề, z: là thời gian, s, ø: là hệ số cấp nhiệt, mC Ai, : là động lực truyền nhiệt trung binh, °C Dặc trưng cho quá trình cấp nhiệt là hệ số cấp nhiệt #[W/m.°C], phân ánh lượng nhiệt được cấp trong 1 giây qua ImẺ điện tích bề mặt và có hiệu số nhiệt độ giữa môi trường và vật là 1°U au On = {- lu : (14a) Trong dé Cu : Nhiệt dùng để làm bay hơi Ẩm trong hạt, W; Mỹ : Khối lượng vật liệu khô, kg; _ 2 : lượng Âm giảm, kg Âm/kg vật liệu khô. TIệ số cấp nhiệt trong quá trinh sấy được tính theo công thức sau: Q + Quy— œa. hé sd cdp nhiét, Wim? K; Ø: bề mặt Tiêng, m/kg Mụ; khối lượng vật liệu, kp; AT : hiệu số nhiệt 46, K.
Suy ra Œ-16) li lưu thể chuyển động dọc theo tường phẳng la có công thức Véi Re> 104 7) ts Ne=0,037.Re™* Prt (£) (8) khi lưu thể là không khí thì công thức ở dạng đơn giản: Nu = 0,032. te"? (1-9) Với Re<10° hệ số cấp nhiệt có thể tính theo công thức Nư— 0/76. Re" D9 [ (I-10) d, neo khi lưu thể là không khí thì công thức ở dạng đơn giản: Mu =0,66.