عنوان پایان‌نامه
آنالیز انرژی و اکسیرژی در یک خشک کن بستر سیال آزمایشگاهی و شبیه سازی سیستم با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی CFD
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-مکانیک ماشینهای کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 44007;کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 319
- تاریخ دفاع
- ۲۴ شهریور ۱۳۸۸
- دانشجو
- طیب نازقلیچی
- استاد راهنما
- محمدحسین کیان مهر
- چکیده
- چکیده خشک¬کردن یکی از قدیمی¬ترین روشهای حفظ مواد غذایی می¬باشد. با توجه به محدودیت منابع انرژی فسیلی و معایب انرژی¬های طبیعی، صرفه¬جویی در مصرف انرژی و افزایش بازده انرژی، نقش تعیین کننده¬ای ایفا می¬کند. مزیت خشک¬کنهای بستر سیال با ضرایب انتقال حرارت و جرم زیاد، در سرعت زیاد خشک¬کردن و در نتیجه افزایش تولید محصول خشک است و مهمترین عیب آن مصرف زیاد انرژی و بازده کم می¬باشد. هدف تحقیق حاضر تحلیل انرژی و اکسرژی و محاسبه بازده یک دستگاه خشک¬کن بستر سیال آزمایشگاهی و ارائه راهکارهایی برای افزایش بازده و کاهش تلفات می-باشد. بدین منظور، تحلیل انرژی و اکسرژی کلی دستگاه به روش آزمایشگاهی و نیز تحلیل قسمتهای درونی دستگاه با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی و به کمک نرم افزارهای گمبیت و فلوئنت انجام شد. از هویج بعنوان گیاه مدل، برای خشک کردن استفاده شد. آزمایش¬ها در سه سطح دمای هوای خشک کننده 50، 60 و 70 درجه سلسیوس، هویج¬های مکعب شده در سه اندازه 4، 7 و 10 میلی¬متر مکعبی و سه ارتفاع بستر 30، 60 و 90 میلی¬متری انجام شد. اثر متغیرها در مصرف انرژی، نسبت مصرف انرژی، گرمای نهان تبخیر، اتلاف اکسرژی و بازده اکسرژی بررسی شد. در روش شبیه¬سازی ارتفاع بستر به ده قسمت تقسیم شد و اثر ارتفاع لایه در مصرف انرژی، نسبت مصرف انرژی، اتلاف اکسرژی و بازده اکسرژی مطالعه شد. نتایج نشان داد که افزایش دمای هوای خشک کننده و ارتفاع بستر، مصرف انرژی و نسبت مصرف انرژی را افزایش می¬دهد در حالی¬که افزایش اندازه ذرات آن¬را کاهش می¬دهد. روند تاثیر دمای هوا بر گرمای نهان تبخیر، نامشخص بود در حالی¬که افزایش عمق بستر و اندازه ذرات آن¬را افزایش می¬دهد. افزایش دمای هوای خشک کننده و عمق بستر، اتلاف اکسرژی را افزایش داده در حالی¬که افزایش اندازه ذرات آنرا کاهش می¬دهد. افزایش دمای هوای خشک کننده، بازده اکسرژی را در مراحل اولیه خشک شدن افزایش داد و در انتهای زمان خشک شدن برای دماهای مختلف هوا تقریبا برابر شد. افزایش در عمق بستر بازده اکسرژی را کاهش داد درحالی¬که افزایش اندازه ذرات آنرا افزایش داد. نتایج شبیه¬سازی نشان داد که با افزایش ارتفاع لایه¬های بستر، مصرف انرژی، نسبت مصرف انرژی و اتلاف اکسرژی کاهش یافتند در حالی¬که بازده اکسرژی افزایش یافت. واژه¬های کلیدی: خشک¬کن بستر¬سیال، انرژی و اکسرژی، دینامیک سیالات محاسباتی
- Abstract
- Abstract In this study, the energy and exergy analyses of fluidized bed drying of carrot cubes by laboratorial method and simulation of system with computational fluid dynamic (CFD) method were investigated. Drying experiments were conducted at inlet air temperatures of 50, 60 and 70 ?C, bed depths of 3, 6 and 9 cm and square?cubed carrot dimensions of 4, 7 and 10 mm. The effects of drying variables were studied on energy utilization, energy utilization ratio, evaporation heat, exergy loss and exergy efficiency. The energy utilization and energy utilization ratio varied between 1.583 to 0.061kJ/s and 0.476 to 0.043, respectively. The evaporation heat varied between 0.948 to 0.016kJ/s. The exergy loss and exergy efficiency were found to be in the range of 1.511 to 0.031kJ/s and 0.899 to 0.05, respectively. The system simulated with software’s of Fluent 6.3.26 and Gambit 2.3.16. In each run the bed depth were divided to ten part of height and the effect of layers height on energy utilization, energy utilization ratio, exergy loss and exergy efficiency were investigated. The results showed that with increasing in layers height, decreased energy utilization, energy utilization and exergy loss while exergy efficiency decreased. In addition the conclusion of this study was: smaller particles size, deeper beds and higher inlet air temperatures increased energy utilization and decreased energy losses from outlet air. KEYWORDS: Fluidized bed drying, Enrgy and Exergy, Computational fluid dynamic (CFD), Simulation
