ỨNG DỤNG KỸ THUẬT MÔ HÌNH HÓA NHẰM KIỂM SOÁT PHÂN BỐ HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT TRONG KHÔNG GIAN BA CHIỀU CỦA THIẾT BỊ THANH TRÙNG

Abstract

In this research, a data-based mechanistic modeling approach was developed to online controlling of three-dimensional temperature distribution of products during pasteurization process. 75 pure water cans (200x504) were used in this research. During the experiments, step input on a water inlet temperature (hot water) was applied while temperature of water inside cans (product temperature) was recorded (18 sensors for hot water and 18 sensors for products in a matrix 3x3x2). The simplified refined instrument variable (SRIV) algorithm was used as the model parameter identification tool to obtain the best model order and parameters. A first order transfer function from the dynamic response of product temperature from hot water with a high coefficient of determination and a low standard error explained the heat exchange in a system. The measured data and the model providing a physically meaningful parameter related to a heat transfer coefficient from hot water to products could be used for online controlling of the 3D temperature distribution of products in the pasteurization equipment.

Tóm tắt

Trong nghiên cứu, mô hình hộp đen có chứa tham số vật lý có ý nghĩa được sử dụng để tính toán phân bố hệ số truyền nhiệt bề mặt trong không gian 3 chiều của thiết bị thanh trùng giúp kiểm soát sự đồng nhất của các sản phẩm. 75 hộp (200x504) chứa nước cất biểu thị cho sản phẩm được sử dụng. Thí nghiệm ?bước? được thực hiện khi thay đổi nhiệt độ môi trường gia nhiệt từ 40^oC đến 60^oC. Sử dụng 36 cảm biến nhiệt độ ghi nhận thay đổi nhiệt độ môi trường và sản phẩm với khoảng cách 2 lần ghi là 10 s. Các cảm biến được bố trí theo ma trận 3x3x2 trong hệ thống thí nghiệm. Thuật toán SRIV được lựa chọn tính toán các tham số của hàm truyền. Kết quả, hàm truyền bậc 1 từ quan hệ giữa nhiệt độ môi trường và nhiệt độ bên trong hộp thu nhận từ thí nghiệm có hệ số tương quan cao, sai số thấp có chứa tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt. Biểu diễn phân bố tham số liên quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt trong không gian 3 chiều là cơ sở để điều chỉnh thiết kế hoặc thiết kế hệ thống điều khiển trực tuyến nhằm kiểm soát sự đồng nhất của sản phẩm.