สมดุลความร้อนเบื้องหลังวงจรการทำความเย็น
เวลาที่ต้องใช้ในการทำความเย็นผลิตภัณฑ์หนึ่งล็อตในเครื่องทำความเย็นแบบสุญญากาศ ขึ้นอยู่กับความร้อนทั้งหมดที่ต้องระบายออกและความสามารถในการทำความเย็นของระบบ สูตรพื้นฐานคือ: Q = m × Cp × ΔT + Lv × Δm โดย Q คือความร้อนทั้งหมด (kJ) m คือมวลผลิตภัณฑ์ (kg) Cp คือความจุความร้อนจำเพาะ (kJ/kg·K) ΔT คือความแตกต่างของอุณหภูมิ (K) Lv คือความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ (2,257 kJ/kg) และ Δm คือมวลของน้ำที่ระเหย (kg)
สูตรนี้มีสองส่วนซึ่งทำงานแตกต่างกัน เทอมแรก m × Cp × ΔT คือความร้อนสัมผัส: ขึ้นอยู่กับว่ามีผลิตภัณฑ์ปริมาณเท่าใดและอุณหภูมิต้องลดลงมากเท่าใดเท่านั้น เทอมที่สอง Lv × Δm คือความร้อนที่ถูกพาออกไปโดยน้ำที่ออกจากผลิตภัณฑ์ในรูปไอ เนื่องจากความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอมีค่าสูง เทอมนี้จึงเป็นสิ่งที่ทำให้การทำความเย็นแบบสุญญากาศทำงานได้ — ผลิตภัณฑ์จะเย็นตัวลงเองโดยการระเหยความชื้นของตัวเองส่วนหนึ่ง
เวลาวงจรอ้างอิง
| ผลิตภัณฑ์ | อุณหภูมิเริ่มต้น | อุณหภูมิเป้าหมาย | เวลา |
|---|---|---|---|
| ผักใบ | 28°C | 2°C | 25 นาที |
| เห็ด | 25°C | 4°C | 20 นาที |
| บร็อกโคลี | 30°C | 2°C | 30 นาที |
| อาหารปรุงสุก | 90°C | 10°C | 8 นาที |
แถวของผลิตผลเริ่มจากอุณหภูมิแวดล้อม ในช่วง 25–30°C ซึ่งเป็นช่วงที่พบได้ทั่วไปสำหรับผักที่เก็บเกี่ยวสดใหม่ แถวของอาหารปรุงสุกเริ่มจากผลิตภัณฑ์ร้อนที่ 80–90°C ซึ่งมีความร้อนสัมผัสต่อกิโลกรัมมากกว่า แต่ก็ระเหยได้เร็วกว่าเช่นกัน
สิ่งที่ทำให้วงจรสั้นลงหรือยาวขึ้น
การประมาณการเป็นจุดเริ่มต้น เนื่องจากมีตัวแปรหลายอย่างที่ทำให้ค่าเปลี่ยนไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง:
- ช่วงอุณหภูมิ. ΔT ที่มากขึ้นจะเพิ่มค่าในเทอมความร้อนสัมผัสและทำให้วงจรยาวขึ้น.
- โครงสร้างผลิตภัณฑ์. ผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะเป็นใบและมีรูพรุนจะปล่อยความชื้นได้อย่างอิสระ ส่วนผลิตภัณฑ์ที่มีความหนาแน่นสูงหรือมีน้ำตาลมากจะจำกัดเส้นทางของไอและใช้เวลานานกว่า.
- การจัดเรียงและการบรรจุภัณฑ์. ถาดที่วางซ้อนกันแน่น ฟิล์มปิดผนึก หรือกล่องกระดาษที่หนักจะปิดกั้นการระบายไอออก มวลเดียวกันที่จัดเรียงแบบโปร่งจะเย็นลงได้เร็วกว่า.
- สภาพอุปกรณ์. ปริมาตรแทนที่ของปั๊มและความสามารถในการควบแน่นเป็นตัวกำหนดอัตราที่ทำได้ ซีลประตูที่สึกหรอหรือคอนเดนเซอร์ที่อุดตันจะทำให้อัตราดังกล่าวลดลง
การใช้ค่าประมาณ
ให้ถือว่าเวลาที่คำนวณได้เป็นตัวเลขสำหรับการวางแผน และยืนยันด้วยการทดลองกับผลิตภัณฑ์และโหลดจริง เนื่องจากความหนาแน่นของโหลด น้ำหนักแบตช์ และความหลากหลายของผลิตภัณฑ์ล้วนทำให้ผลลัพธ์เปลี่ยนไป ดังนั้นควรระบุตัวเลขที่ใช้ได้จริงเป็นรายผลิตภัณฑ์และรายแบตช์: เมื่อวัสดุและน้ำหนักแบตช์แตกต่างกัน เวลารอบก็จะแตกต่างกันตามไปด้วย