BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

THỰC HÀNH
KỸ THUẬT THỰC PHẨM
GVHD: VÕ VĂN SIM
SVTH : Nguyễn Hoàng Lâm
MSSV: 2205115009
LỚP : 02DHLTP3
Tp.Hồ Chí Minh 07/2013
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
BÀI 1: CÔ ĐẶC
1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1.1. Khái niệm chung
Định nghĩa về cô đặc
Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của dung dịch bằng cách tách một phần dung
môi ở nhiệt độ sôi, dung môi tách ra khỏi dung dịch bay lên gọi là hơi thứ.
Cô đặc là phương pháp dùng để nâng cao nồng độ các chất hòa tan trong dung
dịch gồm hai hay nhiều cấu tử. Quá trình của dung dịch lỏng – rắn hay lỏng – lỏng
có chênh lệch nhiệt độ sôi rất cao thường được tiến hành bằng cách tách một phần
dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn), đó là các quá trình vật lý – hóa lý. Tùy theo tính
chất của cấu tử khó bay hơi ( hay bay hơi trong quá trình đó), ta có thể tách một
phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt độ (đun nóng )
hay phương pháp làm lạnh kết tinh.
Các phương pháp cô đặc
Phương pháp nhiệt (đun nóng): Dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng
thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất tác
dụng lên mặt thoáng chất lỏng.
Phương pháp lạnh: Khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó thì một cấu tử sẽ
tách ra dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để tăng nồng

độ chất tan. Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng mà
quá trình kết tinh đó xảy ra ở nhiệt cao hay thấp và đôi khi phải dùng đến máy
lạnh.
- Cô đặc ở áp suất khí quyển: Là phương pháp đơn giản nhưng không kinh tế.
- Cô đặc ở áp suất chân không: dùng cho các dung dịch có nhiệt độ sôi cao, dễ phân
hủy vì nhiệt,…
- Cô đặc ở áp suất dư: dùng cho các dung dịch không phân hủy ở nhiệt độcao, sử
dụng hơi thứ cho các quá trình khác.
Mục đích của quá trình cô đặc
Trang 1
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
- Làm tăng nồng độ của chất hòa tan trong dung dịch.
- Tách chất rắn hòa tan ở dạng rắn (kết tinh).
- Tách dung môi ở dạng nguyên chất (nước cất).
Ưu và nhược điểm của quá trình cô đặc
 Ưu điểm:
- Dễ vận hành, thao tác dễ dàng.
- Giữ được chất lượng, tính chất sản phẩm, hay các cấu tử dễ bay hơi do dung dịch
sôi ở nhiệt độ thấp hơn.
- Nhập liệu và tháo sản phẩm đơn giản, không cần ổn định lưu lượng.
- Có thể cô đặc đến các nồng độ khác nhau.
- Không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dịch.
- Cấu tạo đơn giản giá thành thấp.
 Nhược điểm:
- Quá trình cô đặc không ổn định do nhiệt độ và áp suất không ổn dịnh, tính chất
hóa lý của dung dịch thay đổi liên tục theo nồng độ, thời gian.
- Nhiệt độ hơi thứ thấp, không dùng được cho mục đích khác.
- Khó giữ được độ chân không trong thiết bị.
Ứng dụng của sự cô đặc
- Trong sản xuất thực phẩm, cần cô đặc các dung dịch đường, nước trái cây ,….

- Trong sản xuất hóa chất, ta cần cô đặc các dung dịch: NaOH, NaCl, NaCl
2
, các
muối vô cơ, ….
1.1.2. Cân bằng vật chất trong hệ thống cô đặc một nồi
- Phương trình cân bằng vật chất ta có:
G
đ
= G
c
+ W (1.1)

G
đ
. x
đ
= G
c
. x
c
(theo hàm lượng chất khô trong dung dịch)
Trong đó:
G
đ
– Khối lượng nguyên liệu, [kg]; kg/s
G
c
– Khối lượng sản phẩm, [kg]; kg/s
W – Lượng hơi thứ, [kg]; kg/s
Trang 2

Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
x
đ
– Nồng độ % chất khô trong nguyên liệu, [phần khối lượng]
x
c
– Nồng độ % chất khô trong sản phẩm, [phần khối lượng]
- Lượng hơi thứ trong quá trình cô đặc
W = G
đ









−
c
đ
x
x
1
∞→x
lim
(1.2)
Hình 1. Mô hình cân bằng vật chất
- Nồng độ sản phẩm cuối

WG
xG
G
xG
x
đ
đđ
c
đđ
c
−
==

(1.3)
1.1.3. Cân bằng nhiệt lượng trong hệ thống cô đặc một nồi
- Theo định luật bảo toàn nhiệt .
76543
21
QQQQQQ
QQQ
QQ
r
v
rv
++++=
+=
=
∑
∑
∑ ∑

Trong đó:
Q
1
: Nhiệt do dung dịch mang vào.
Q
2
: Nhiệt do nước nóng cung cấp.
Trang 3
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
Q
3
: Nhiệt do dung dịch sau cô đặc mang ra.
Q
4
: Nhiệt do hơi thứ mang ra.
Q
5
: Nhiệt do nước ngưng mang ra.
Q
6
: Nhiệt do quá trình cô đặc.
Q
7
: Nhiệt tổn thất ra môi trường.
→ G
đ
.c
đ
.t
đ

+ D.i = G
c
.c
c
.t
c
+ W.i’ + D.c
n
.t
n
+ Q
cđ
+ Q
mt
(1.4)
Với:
t
đ
: Nhiệt độ nguyên liệu, [độ].
t
c
; Nhiệt độ sản phẩm, [độ].
t
n
: Nhiệt độ nước ngưng, [độ].
c
đ
: Nhiệt dung riêng nguyên liệu, [J/kg.độ].
c
c

: Nhiệt dung riêng sản phẩm, [J/kg.độ]
c
n
: Nhiệt dung riêng nước ngưng, [J/kg.độ].
i: Hàm nhiệt trong hơi đốt, [J/kg]
i’: Hàm nhiệt trong hơi thứ, [J/kg]
- Lượng hơi đốt tiêu tốn
D =
nn
mtcđđđđccc
tci
QQtcGtcGiW
−
++−+ '.
(1.5)
- Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt .
Theo phương trình truyền nhiệt.
Q = K.F.τ.∆
hi
= D.(i - c
n
.t
n
).
Trong đó :
Q: lượng nhiệt truyền, [J].
K: Hệ số truyền nhiệt,[ W/m
2
.độ].
F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt, [m

2
].
τ: Thời gian cô đặc,[s].
∆
hi
: Hiệu số nhiệt độ hữu ích , [độ]
Rút ra bề mặt truyền nhiệt :
Trang 4
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
,
.
).(
hi
nn
tK
tciD
F
∆
−
=
[m
2
] (1.6)
1.2. NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, THIẾT BỊ
1.2.1 Nguyên liệu
- Đường cát trắng: 1kg
1.2.2. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị
A. HOÁ CHẤT Nhóm lớn
STT Tên hóa chất Quy cách Đ/v tính Số lượng Ghi chú
1

…
B. DỤNG CỤ Nhóm lớn
STT Tên dụng cụ Quy cách Đ/v tính Số lượng Ghi chú
1 Brix kế 0 – 100 % cái 3
2 Ông đong 1000 ml cái 2
3 Ca nhựa 5000 ml cái 2
4 Cân đồng hồ 2 kg cái 1
5 Xô nhựa 20 lít cái 1
C. THIẾT BỊ Nhóm lớn
STT Tên thiết bị Quy cách Đ/v tính Số lượng Ghi chú
1 Thiết bị cô đặc ( phụ
kiện kèm theo )
1
1.3. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC GIÁN ĐOẠN MỘT NỒI

Trang 5
6
5
4
2
3
1
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim


Trong đó:
1. Nồi cô đặc 2 vỏ có cánh khuấy.
2. Thiết bị ngưng tụ ống xoắn.
3. Bình chứa nước ngưng.
4. Bơm chân không.

5. Áp kế đo áp suất chân không.
6. Hệ thống điện.
1.4. THUYẾT MINH QUY TRÌNH
Bước 1: Chạy nước nóng
- Kiểm tra các van; mở van 6, 10, các van còn lại đóng.
- Mở công tắc tổng.
- Chuẩn bị 20 lít nước sạch trong xô nhựa.
- Hút chân không khi kim áp kế chỉ 0.6 at thì tắt bơm.
- Mở van 1 hút hết nước sạch vào trong nồi.
- Kiểm tra mực nước trong vỏ áo bằng cách mở van 5.
- Mở công tắc điện trở.
- Mở công tắc khuấy trộn.
- Khi nhiệt độ nước trong nồi đạt 60
o
C thì xả nước bằng cách xả chân không ở van 1
sau đó mở van 4 xả nước trong nồi ra ngoài.
- Tắt máy khuấy trộn.
- Rửa lặp lần 2.
Bước 2: Cô đặc dung dịch.
Trang 6
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
- Pha 5 lít dung dịch đường 15%.
- Kiểm tra các van, van 6 mở, các van còn lại đóng.
- Mở công tắc tổng.
- Hút chân không bằng cách bơm chân không và mở van 10 khi kim áp kế chỉ 0,6–
0,8 atm thì tắt bơm và khóa van 10.
- Mở van 1 hút hết 5 lít dung dịch vào trong nồi.
- Mở van 9 để nước vào ống xoắn ngưng tụ hơi thứ.
- Mở công tắc khuấy trộn (5 phút khuấy 1 lần, mỗi lần 1phút).
- Kể từ lúc dung dịch trong nồi sôi (60

o
C), thì cứ 10 phút lấy mẫu 1 lần đo độ Brix,
lấy nước ngưng tụ ra đo thể tích và ghi nhận các nhiệt độ.
- Cách lấy mẫu: Mở van 2 trong thời gian 5 giây sau đó đóng van 2 lại, mở van 3
lấy mẫu.
- Cách lấy nước ngưng tụ: Đóng van 6, mở van 7, van 8, lấy nước ngưng xong thao
tác van ngược lại trở về trạng thái ban đầu (chú ý trong lúc nuớc ngưng tụ không
được hút chân không).
- Dung môi là nước bốc hơi và thoát ra ngoài qua ống dẫn hơi thứ sau khi qua
buồng bốc và thiết bị tách giọt. Hơi thứ được dẫn qua thiết bị ngưng tụ. Sau khi
ngưng tụ thành chất lỏng sẽ chảy ra ngoài bồn chứa.
- Khi dung dịch trong nồi đạt 50
0
Brix trở lên thì dừng quá trình cô đặc.
- Mở van 1 để thông áp khí trời.
- Mở van 4 xả dung dịch sau cô đặc ra ngoài để cân khối lượng.
- Tắt máy khuấy trộn.
Bước 3: Vệ sinh thiết bị
- Kiểm tra các van: van 6,van 10 mở, các van còn lại đóng.
- Mở công tắc tổng.
- Chuẩn bị 20 lít nước sạch trong xô nhựa.
- Hút chân không khi kim áp kế chỉ 0.6 at thì tắt bơm.
- Mở van 1 hút hết nước sạch vào trong nồi.
- Mở công tắc khuấy trộn trong thời gian 3 phút.
- Mở van 4 xả nước trong nồi ra ngoài.
- Rửa lặp lần 2.
- Tắt máy khuấy trộn.
Trang 7
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
- Tắt công tắc tổng.

1.5. XỬ LÝ SỐ LIỆU
Bảng số liệu thí nghiệm.
Thời
gian
(ph)
Nồng độ
dung dich
(Brix)
Lượng
nước
ngưng
V (ml)
Nhiệt độ
nước vào
t
v
(
0
C)
Nhiệt độ
nước ra
t
r
(
0
C)
Nhiệt độ
nước
ngoài vỏ
t

ng
(
0
C)
Nhiệt
độ dd
t
dd
(
0
C)
Nhiệt độ
hơi thứ
t
ht
(
0
C)
0 19 0 30 43 81 70 64
10 21 480 30 49 84 77 79
20 22,8 540 30 49 84 77 80
30 27 655 30 49 85 76 78
40 31 750 30 49 84 74 75
50 38 385 30 50 85 80 80
60 46 410 30 50 85 80 80
Thể tích dung dịch sau quá trình cô đặc thu được là:
V
c
= 1350 (ml)
Bx = 68.5

(Tra Sổ tay Công Nghệ Hóa Chất – tập 1, ở nhiệt độ phòng là 30
0
C)
- Tính khối lượng dung dịch đường nhập liệu:
Dòng nhập liệu là dung dịch đường có nồng độ chất khô là 19
0
Bx được pha từ
1kg đường saccharose 99,85
0
Bx và dung môi là nước.
Khối lượng dòng nhập liệu:
G
đ
= m
H2O
+ m
saccharose

m
saccharose
99,85 19
19
m
H2O
0 80,85
Trang 8
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
85,80
19
2

=
OH
sac
m
m
255,4
19
85,80*1
2
==⇒
OH
m

)(Kg
Suy ra: G
đ


= m
H2O
+ m
saccharose

= 4,255 + 1 = 5,255 (kg)
Thể tích dung dịch đường nhập liệu
Ta có: G
đ
= V
đ
.ρ

đ
(kg).

⇒
V
đ
=
đ
đ
G
ρ
=
05598,1
255,5
= 4,976 ( lít )
(Khối lượng riêng dung dịch đường nhập liệu tra ở nhiệt độ phòng
⇒
ρ
đ
=1,05598 kg/m
3
)
- Tính lượng dung dịch đường thực tế sau quá trình cô đặc:
Ta có công thức:
G
c
= V
c
* ρ
c


= 1.350 * 1.33681 = 1.805 (kg)
Trong đó:
G
c
: Thể tích dung dịch đường thu được sau quá trình thực nghiệm.
ρ
c
: Khối lượng riêng của dung dịch đường ở 68.5 Bx
- Tính lượng nước ngưng thực tế trong quá trình cô đặc:
W* = V
ngưng
. ρ
ngưng
( kg)
V
ngưng
= 0 + 480 + 540 + 655 + 750 + 385 + 410
= 3220 (ml) = 3220*10
-6
(m
3
)

⇒
W* = 3220*10
-6
* 995,68
= 3,206 (kg)
Trong đó:

V
ngưng
: Tổng thể tích nước ngưng thu được trong suốt quá trình thực nghiệm.
ρ
ngưng
: Khối lượng riêng nước ngưng ( kg/m
3
)
Trang 9
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
(Nước ngưng tra ở 30
0
C
⇒
ρ
ngưng
=995,68 kg/m
3
)
- Tính cân bằng vật chất và các đại lượng chưa biết trong phương trình (1.1)
Do lượng dung dịch cô đặc thất thoát qua các lần lấy mẫu, nên ta giả sử lượng
nước ngưng thực tế không thất thoát và bằng với lượng nước ngưng theo lý thuyết
thì ta mới tính được sai số
c
x
(lúc này sai số giữa nước ngưng thực tế và nước
ngưng lý thuyết = 0).
Với W = W*
Ta có: G
c

= G
đ
- W
= 5,255 – 3,206 = 2,049 (kg)
x
c
= G
đ
* x
đ
/G
c
( x
đ
= 19 )
= 5,255 * 19/2,049
= 48,73 (%)
- Tính sai số giữa lý thuyết và thực nghiệm
+ Sai số nồng độ cuối của quá trình
100.%
*
c
cc
Xc
x
xx
SS
−
=


⇒

%57,40100.
73,48
5,6873,48
% =
−
=
c
X
SS
Trong đó

c
x
: Nồng độ % chất khô trong sản phẩm sau cô đặc theo lý thuyết [phần khối
lượng].

*
c
x
: Nồng độ % chất khô trong sản phẩm cô đặc theo thực tế đo bằng Bx kế, [phần
khối lượng].
Giải thích kết quả sai số
Sai số của nồng độ tương đối không lớn giữa thưc tế và lý thuyết, lý do là quá
trình thao tác lấy mẫu làm thất thoát lượng nhỏ dung dịch trong quá trình lấy mẫu.
+ Sai số lượng nước ngưng thu được trong quá trình cô đặc:
Trang 10
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
Giả sử độ Bx đo được thực tế đúng với Bx theo lý thuyết thì ta mới tính được

lượng nước ngưng W và sai số (lúc này sai số của nồng độ lý thuyết và thực tế =
0)
Ta có x
c
= x
c
*
Từ phương trình (1.2) và (1.3)
Ta có: W = G
đ
(1-x
đ
/x
c
);
G
c
= G
đ
* x
đ
/x
c

100.%
*
W
WW
SS
W

−
=
(%)
Trong đó
W : Lượng hơi thứ theo lý thuyết, [kg]; kg/s
W*: Lượng hơi thứ theo thực tế, [kg]; kg/s
Giải thích kết quả sai số
Sai số của nồng độ tương đối lớn giữa thực tế và lý thuyết, nguyên nhân do áp suất
hút chân không không ổn định dẫn đến nồng độ không đồng đều giữa các giai
đoạn gây sai số. Sai số thời gian do quá trình thao tác.
- Tính năng lượng và các đại lượng chưa biết
+ Tính cân bằng nhiệt cho thiết bị ngưng tụ và xác định lưu lượng nước sử
dụng trong giải nhiệt ngưng tụ.
Ta có: r = C
n
.t
n
Với: C
n
là nhiệt dung riêng của nước ngưng ở 30°C = 4200 j/kg.độ
t
n
là nhiệt độ nước ngưng tụ ở 30°C
Bảng kết quả tính cân bằng nhiệt cho thiết bị ngưng tụ
Trang 11
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
Xác định lưu lượng nước sử dụng trong giải nhiệt ngưng tụ.
Theo định luật bảo toàn nhiệt
Ta có: Q
1

+ Q
2
= Q
3
+ Q
4
+ Q
5
+ Q
6
+ Q
7
Do: Q
6
+ Q
7
= 10 % (Q
1
+Q
2
)

⇒
G
đ
.C
đ
.t
đ
+ G

n
.C
n
.t
n
= G
c
.C
c
.t
c
+ W.i’+ G
n
.C
n
.t
v
+ 0.1(G
đ
.C
đ
.t
đ
+ G
n
.C
n
.t
n
)


⇒

n
G
=
).9,0.(
.9,0'.
vnn
ccđccc
ttC
tCGiWtCG
−
−+
Với t
v
là nhiệt độ tại vách thiết bị (cho gần bằng nhiệt độ sôi dung dịch đang cô
đặc)
t
n
là nhiệt độ nước nóng ở vỏ áo ( nhiệt độ cài đặt).
+ Tính cân bằng nhiệt cho thiết bị cô đặc và xác định lượng nhiệt mà nguồn
nóng cung cấp.
Nhiệt dung riêng của dung dịch đường:
Trang 12
SST
W
(kg)
Nhiệt
ngưng tụ

r (j/kg) *
Nhiệt độ
hơi thứ
t
ht
(
0
C)
Lượng nhiệt
ngưng tụ Q
nt
Nhiệt độ
nước vào
t
v
(
0
C)
Nhiệt độ
nước ra
t
r
(
0
C)
1 0,480 126000 79 60480 30 49
2 0,540 126000 80 68040 30 49
3 0,655 126000 78 82530 30 49
4 0,750 126000 75 94500 30 49
5 0,385 126000 80 48510 30 50

6 0,410 126000 80 51660 30 50
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim

xtc *)542,72514(4190
−−=
Trong đó: t là nhiệt độ của dung dịch (
0
C).
x là nồng độ của dung dịch (%).
• Q
1
= G
đ
.C
đ
.t
đ
: nhiệt do dung dịch mang vào.
• Q
2
= G
n
.C
n
.t
n
: nhiệt do nước nóng cung cấp.
• Q
3
= G

c
.C
c
.t
c
: nhiệt lượng do dung dịch đường mang ra.
• Q
4
= W.i’: nhiệt do hơi thứ mang ra.
• Q
5
= G
n
.C
n
.t
v
: nhiệt còn lại sau khi làm nóng dung dịch đường.
• Q
6
= Q
cđ
: nhiệt do quá trình cô đặc.
• Q
7
= Q
mt
: nhiệt tổn thất ra môi trường.
1.6. VẼ ĐỒ THỊ:
+ Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa chỉ số Bx với thời gian cô đặc.

+ Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa lượng nước ngưng thu được và thời gian cô đặc.
Trang 13
Thời gian 0 10 20 30 40 50 60
Độ Bx 19 21 22,8 27 31 38 46
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
1.7. KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT
Thiết bị cô đặc gián đoạn một nồi sử dụng trong thí nghiệm cô đặc, giúp chúng ta
thực hành và hiểu về quy trình cũng như các cách vận hành của thiết bị cô đặc.
Quá trình làm tăng nồng độ của dung dịch bằng cách tách một phần dung môi ở
nhiệt độ sôi trong môi trường chân không nên nhiệt độ sôi của dung dịch đường
giảm, làm giảm sự hao phí nhiệt năng và giúp cho sản phẩm không bị biến tính khi
ở nhiệt độ cao.
Trong quá trình thực hành thí nghiệm sẽ không tránh khỏi sự sai xót về thông số,
nhiệt độ, thời gian.
Nguyên nhân chủ yếu:
- Cách vận hành máy còn chậm.
Trang 14
Thời gian 0 10 20 30 40 50 60
Lượng nước ngưng 0 480 540 655 750 385 410
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
- Thông số thiết bị không ổn định.
- Pha dung dịch chưa chính xác.
- Thời gian không đồng đều.
Cách hạn chế:
- Cần nắm vững kiến thức trước khi thực hành thí nghiệm.
- Vệ sinh và khởi động thiết bị để nhiệt độ và áp suất ổn định.
- Thao tác vận hành nhanh, pha dung dịch phải chuẩn.
- Tính toán cẩn thận và chính xác.
Trang 15
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim

Bài 2: TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG
1. Cơ sở lý thuyết
Quá trình truyền nhiệt trong thiết bị dạng ống lồng ống là một ví dụ của sự truyền
nhiệt phức tạp. Ở đây diễn ra sự trao đổi nhiệt giữa hai lưu chất được ngăn cách bởi vách
ngăn kim loại, bao gồm truyền nhiệt đối lưu từ dòng nóng đến vách, dẫn nhiệt qua thành
ống kim loại và đối lưu nhiệt giữa dòng lạnh với thành ống.
1.1. Phương trình cân bằng nhiệt lượng cho hai dòng lưu chất
Q = G
1
C
1
( t
v1
– t
R1
) = G
2
C
2
( t
R2
– t
v2
), W
Trong đó :
G1, G2 : Lưu lượng dòng nóng và lạnh, kg/s
C1, C2 : nhiệt dung riêng trunh bình của dòng nóng và dòng lạnh, J/kg.độ.
t
v1,
t

R1
: Nhiệt độ vào và ra của dòng nóng.
t
v2,
t
R2
: Nhiệt độ vào và ra của dòng lạnh.
1.2. Phương trình biểu diễn quá trình truyền nhiệt
- Lượng nhiệt Q truyền qua tường phẳng trong 1 đơn vị thời gian
Q = K.F.
t
∆
, W
Trong đó :
K : Hệ số truyền nhiệt,
F : Diện tích bề mặt truyền nhiệt,
t
∆
: Hiệu số nhiệt độ trung bình,
Hệ số truyền nhiệt cho tường nhiều lớp theo công tính theo công thức sau :
Trang 16
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
KmW
rr
K
i
n
i
./,
11

1
2
2
2
1
1
1
1
αλ
δ
α
++∑++
=
=
Với :
21
,
αα
: Hệ số cấp nhiệt ( ở hai phía của tường, giữa lưu thể và bề mặt tường),
(W/m
2
.độ).
r
1
,r
2
: Nhiệt trở của cặn bẩn ở hai phía của tường,
i
i
λ

δ
∑
1
: Nhiệt trở của lớp tường thứ i, m
2
.K/W.
i
δ
: Bề dày lớp tường thứ i, m.
i
λ
: Hệ số dẫn nhiệt tương ứng với lớp tường thứ i, W/m.độ.
- Phương trình truyền nhiệt qua tường hình trụ nhiều lớp
Q = K
L
.
.t∆
L ,(W)
Trong đó :
K
L
: Hệ số truyền nhiệt của 1m chiều dài ống, (W/m.K)
L : Chiều dài ống, m
Hệ số truyền nhiệt K
L
đối với tường hình trụ có n lớp xác định theo công thức :
Km
W
dd
r

d
d
d
r
d
K
nni
i
i
n
i
L
.
,
1
ln.
2
11
14.3
121
2
1
1
1
1
11 ++
+
=
++∑++
=

αλα
Với :
21
,
αα
: Hệ số cấp nhiệt ( ở hai phía của ống, giữa lưu thể và bề mặt ống, W/m
2
.K.
r
1,
r
2
: Nhiệt trở của cặn bẩn ở phía trong và ngoài của ống, m
2
.K/W.
d
1
và d
n+1
: Đường kính trong và ngoài của ống, m.
d
i
và d
i+1
: Đường kính trong và ngoài của lớp thứ i, m.
Trang 17
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
i
λ
: Hệ số dẫn nhiệt của lớp tương ứng thứ i, W/m.K.

- Ở bài thí nghiệm này, ta tiến hành thí nghiệm với ống truyền nhiệt, do vậy ta xem
như là truyền nhiệt ở tường hình trụ 1 lớp nên công thức trên trở thành :
Q = K
L
.
log
t
∆
.L
L : Chiều dài ống, m.
K
L
: Hệ số truyền nhiệt dài, W/m.K.
log
t
∆
: Chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit, K.
1.3. Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit (hiệu số nhiệt độ trung bình)
N
Nl
t
t
tt
t
∆
∆
∆−∆
=∆
1
log

ln
1.4. Hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết K
L

b
b
ngtr
ng
tr
L
d
r
dd
d
d
K
+++
=
21
1
ln
2
11
αλα
π
Trong đó :
d
ng
, d
tr

: Đường kính ngoài và trong của ống truyền nhiệt, m.
λ
: Hệ số dẫn nhiệt của ống, W/mK.
r
b
: Nhiệt trở của lớp cáu.
d
b
: Đường kính của lớp cáu, m.
Ở bài thí nghiệm này lớp cáu coi như không đáng kể, tức là r
b
/d
b
→ 0.
1.5. Hệ số cấp nhiệt
21
,
αα
giữa vách ngăn và dòng lưu chất được tính theo chuẩn số
Nusselt
Nu =
λ
α
l.
Trong đó :
Trang 18
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
Nu = A.Re
m
Pr

n
Rl
t
εε
25.0
Pr
Pr








Các hệ số A, n, m,
21
,
εε
là các hệ số thực nghiệm, tùy thuộc vào các yếu tố sau :
- Chế độ chảy của các dòng lưu chất.
- Sự tương quan giũa dòng chảy và bề mặt truyền nhiệt.
- Đặc điểm bề mặt truyền nhiệt (độ nhám, hình dạng,…)
2. Tiến hành thí nghiệm.
2.1. Sơ đồ nguyên lý thiết bị
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
A. Điện trở đun nước a. Công tắc tổng
B.Nồi đun nước nóng b. Công tắc bơm
C.Bơm nước nóng c. Công tắc điện trở đun nóng.
D. Lưu lượng kế d. Đồng hồ hiển thị nhiệt độ.

E. TBTN kiểu chảy ngang
F. TBTN kiểu chảy dọc
V. Các van
Trang 19
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
2.2. Các bước thực hiện thí nghiệm
2.2.1. Chuẩn bị thí nghiệm
1. Kiểm tra mực nước bên trong nồi đun
2. Kiểm tra nước dòng lạnh trong các ống
3. Mở công tắc tổng
4. Mở công tắc gia nhiệt nồi
2.2.2. khảo sát quá trình truyền nhiệt trong ống chảy vuông góc
1. Đo lưu lượng dòng nóng
- Mở Van 4, Van 5
- Đóng Van 6
- Mở công tắc bơm nước nóng
- Chỉnh lưu lượng dòng nóng bằng Van 10
2. Đo lưu lượng dòng lạnh
- Mở Van 6
- Đóng Van 4, Van 5
- Mở Van 2, Van 3
- Đóng Van 1
- Chỉnh lưu lượng dòng lạnh bằng Van 9
3. Đo nhiệt độ các dòng
Trang 20
Loại ống Kích thước
Ống trong
(mm)
Kích thước
Ống ngoài

(mm)
Chiều dài
(mm)
Chảy dọc Φ18/22 Φ30/34 1050
Chảy ngang Φ18/22 Φ30/34 1050
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
- Nhấn nút N3 để đo nhiệt độ dòng nóng vào và ghi nhận t
nv
- Nhấn nút N
4
để đo nhiệt độ dòng nóng ra và ghi nhận t
nr
- Nhấn nút L1 để đo nhiệt độ dòng lạnh vào và ghi nhận t
LV
- Nhấn nút L2 để đo nhiệt độ dòng lạnh ra và ghi nhận t
LR
2.2.3. khảo sát quá trình truyền nhiệt trong ống chảy dọc
1. Đo lưu lượng dòng nóng
- Mở Van 4, Van 5
- Đóng Van 6
- Mở công tắc bơm nước nóng
- Chỉnh lưu lượng dòng nóng bằng Van 10.
2. Đo lưu lượng dòng lạnh
- Mở Van 6
- Đóng Van 4, Van 5
- Mở Van 2, Van 3
- Đóng Van 1
- Chỉnh lưu lượng dòng lạnh bằng Van 8
3. Đo nhiệt độ các dòng
- Nhấn nút N5 để đo nhiệt độ dòng nóng vào và ghi nhận t

NV
- Nhấn nút N4 để đo nhiệt độ dòng nóng ra và ghi nhận t
NR
- Nhấn nút L1 để đo nhiệt độ dòng lạnh vào và ghi nhận t
LV
- Nhấn nút L2 để đo nhiệt độ dòng lạnh ra và ghi nhận t
LR
Trang 21
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
2.2.4. Ngưng
- Xoay công tắc của GIA NHIỆT ngược chiều kim đồng hồ. Đèn hoạt động
(màu đỏ) tắt. Cụm gia nhiệt ngưng hoạt động.
- Xoay công tắc của Bơm. Bơm nóng ngưng hoạt động.
- Tắt CB.
- Đóng tất cả các van
I. XỬ LÝ KẾT QUẢ
I.1. Khảo sát quá trình truyền nhiệt trong ống chảy dọc
Bảng 2.1. Kết quả đo cho một loại ống
Lưu lượng dòng
nóng (lít/ph)
3 6 9
Lưu lượng dòng
lạnh (lít/ph)
t
v1
t
R1
t
v2
t

R2
t
v1
t
R1
t
v2
t
R2
t
v1
t
R1
t
v2
t
R2
3
55 47 30 37 55 48 30 38 54 49 30 38
6
55 46 30 37 55 48 30 38 53 48 30 38
9
55 46 30 36 54 47 30 37 53 47 30 38
I.1.1. Tính nhiệt lượng Q và tổn thất nhiệt
Dòng nóng: Q = G
1
C
1
(t
v1

– t
r1
) , W
Dòng lạnh: Q = G
2
C
2
(t
r2
– t
v2
) , W
Tổn thất nhiệt: ∆Q = Q
1
– Q
2
,W
• Bảng số liệu G, C
Dòng nóng:
G’
N
G
N
(kg/s) t
nv
t
nr
t
ntb
P (kg/m

3
) C (J/Kgđộ)
Trang 22
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
3
0,049 55 47 51 987,6 4181
0,049 55 46 50,5 987,85 4182,875
0,049 55 46 50,5 987,85 4182,875
6
0,099 55 48 51,5 987,35 4183,625
0,099 55 48 51,5 987,35 4183,625
0,099 54 47 50,5 987,85 4182,875
9
0,148 54 49 51,5 987,35 4183,625
0,148 53 48 50,5 987,85 4183,875
0,148 53 47 50 988,1 4182,5
Dòng lạnh:
G’
L
G
L
(kg/s) t
nv
t
nr
t
ntb
P(kg/m
3
) C(J/kg độ)

3 0,0497 30 37 33,5 993,95 4176,625
0,0498 30 38 34 996,2 4176,5
0,0498 30 38 34 996,2 4176,5
6 0,0997 30 37 33,5 993,95 4176,625
0,0996 30 38 34 996,2 4176,5
0,0996 30 38 34 996,2 4176,5
9 0,149 30 36 33 995,9 4176,75
0,149 30 37 33,5 994,5 4176,625
0,149 30 38 34 994,3 4176,5
Bảng 2.2. Kết quả tính nhiệt lượng và tổn thất nhiệt
Lưu
lượng
dòng
nóng
(lít/ph)
3 6 9
Trang 23
Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim
Lưu
lượng
dòng
lạnh
(lít/ph)
Q
1
Q
2
∆Q Q
1
Q

2
∆Q Q
1
Q
2
∆Q
3 1638,93 1453,04 185,912 2899,25 2914,87 15,62 3095,88 3734,01 -638,13
6 1844,65 1,663,918 180,73 2899,25 3,327,835 428,585 3096,07 4352,22 -1260,15
9 1844,65 1,663,918 180,73 2898,73 3,327,835 429,105 3714,06 4978,39 -1264,33
I.1.2. Tính hiệu nhiệt độ trung bình ∆t
log
Hình 2.1: Sơ đồ phân bố nhiệt độ khi truyền nhiệt qua vách ngăn
• Trường hợp ống lồng ống song song ngược chiều
3. Nhiệt độ trung bình của dòng nóng
2
11
1
rv
tb
tt
t
+
=
4. Nhiệt độ trung bình của dòng lạnh
2
22
2
vr
tb
tt

t
+
=
5. Hiệu nhiệt độ
∆t
1
= t
v1
– t
r2
∆t
2
= t
r1
– t
v2
Sau khi tính so sánh nếu cái nào lớn hơn thì là ∆t
max
cái nào nhỏ hơn là ∆t
min
6. Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit
min
max
minmax
log
ln
t
t
tt
t

∆
∆
∆−∆
=∆
Trang 24
∆t
1
t
1
t
v11
11
t
v2
∆t
v
∆t
2
∆t
log
t
2