عنوان پایان‌نامه
مدلسازی پدیده های انتقال در خشک کن به روش جت برخوردی با پیش فرایند اسمزی
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-مکانیک ماشینهای کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 65221;کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 799
- تاریخ دفاع
- ۰۱ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- علی روزبه شهرودی
- استاد راهنما
- غلامرضا چگینی
- چکیده
- استفاده از جت برخوردی در صنایع غذایی مختلف در چندین دهه اخیر مورد توجه قرار گرفته است. جت برخوردی موجب افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی شده و کاهش زمان خشک شدن را به دنبال دارد. اما به دلیل ضعف این تکنولوژی در حذف رطوبت لایه های داخلی محصول، برآن شدیم تا از آبگیری اسمزی بعنوان پیش فرایند استفاده نموده و ترکیبی از این دو روش را برای خشک کردن محصولات با ضخامت بالاتر بکار بریم. به همین منظور ارزیابی سینتیک خشک شدن برگه های موز به روش جت برخوردی همراه با پیش فرآیند اسمزی یکی از اهداف اصلی این پژوهش بوده است. به‌دلیل وجود پارامترهای زیاد موثر بر عملکرد و در نتیجه پیچیدگی معادلات حاکم بر جت خروجی از نازل، رسیدن به بهینه ترین حالت برای دستیابی به بالاترین نرخ انتقال حرارت امری به غایت دشوار است. به همین دلیل، شبیه سازی الگوی جریان و انتقال حرارت جت برخوردی با هدف حصول یک مدل آشفتگی مناسب برای حل این مساله، از اهداف دیگر این تحقیق بوده که برای این امر از فرآیند CFD و روش عددی حجم محدود در نرم‌افزار Fluent استفاده شد. آزمایش¬ها در خشک کن جت برخوردی و در دو نوبت 1- بدون پیش فرآیند اسمزی و 2- همراه با پیش فرآیند اسمزی بر روی برگه های موز و در چهار سطح سرعت 14، 16، 18 و 20 متر بر ثانیه و چهار سطح دمایی 85 ، 100، 115 و 130 ?C و در قالب طرح کاملا تصادفی با چهار تکرار برای هر آزمایش انجام شدند. نتایج حاکی از آن بود که دما و سرعت خروجی نازل اثر معنی¬داری بر زمان خشک شدن داشتند و عنصر دما از نقش پررنگ تری نسبت به سرعت برخوردار بود. در نتایجی دیگر مشخص شد که پیش فرآیند اسمزی نقش بسزایی در کاهش زمان خشک شدن برگه های موز داشته و از نقطه نظر مصرف انرژی نیز مقرون به صرفه بود. با شبیه سازی انتقال حرارت جت در حالت سه بعدی نیز، مدل آشفتگی Realizable k-? به عنوان مناسب ترین مدل آشفتگی برای جت برخوردی دایره ای با آرایش ردیفی متناوب بدست آمد. کلمات کلیدی: خشک¬کن جت برخوردی، آبگیری اسمزی، ضریب انتقال حرارت جابجایی، شبیه سازی CFD .
- Abstract
- In recent years, the use of Impingement Jet Technology (IJT) is considered as an appropriate method to dry thin layer materials in food industry as well as other industries due to high heat transfer rate. According to the weak performance of this method in drawing out moisture from the interior layers of product texture, osmotic dehydration pre-treatment was used in this study. Therefore, this study presents a novel drying method by combination of impingement jet with osmotic pre-treatment to investigate the drying kinetics of banana slices. Due to the numerous parameters affecting the dryer performance and complexity of its equations, achieving the optimum drying condition was difficult. Therefore, CFD and numerical solutions were utilized for simulation of heat transfer pattern to obtain an appropriate turbulence model using FLUENT software. Experiments were carried out at two levels: without and using osmotic dehydration pre-treatment. They were run at four levels of air temperature (ie. 85, 100, 115, and 130°C) and four levels of air velocity (ie. 14, 16, 18, and 20m/s) in completely randomized block design with four replications. Experimental results indicated that increasing of air temperature and velocity increased the rate of drying. The effect of air temperature was more significant in comparison to air velocity on drying time. Moreover, results showed that osmotic pre-treatment reduced the time of drying about 30-40% in comparison to impingement jet drying. According to the results, energy consumption in proposed method was reduced between 20-30% compared to impingement jet. The simulation results showed that Realizable k-? turbulence model had the best performance in modeling of circular impingement jet with periodic array arrangement.
