عنوان پایان‌نامه
مدلسازی فرایند خشک شدن بستر سیالی خرده چوب صنوبر با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی
- رشته تحصیلی
- فرآورده های چند سازه چوب
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7021;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76178;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7021;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76178
- تاریخ دفاع
- ۱۷ مهر ۱۳۹۵
- دانشجو
- محمد عربی
- استاد راهنما
- محمدمهدی فائزی پور
- چکیده
- نتایج این مطالعه را می¬توان در دو بخش خلاصه کرد: بخش اول بررسی سینتیک خشک کردن خرده چوب صنوبر و بخش دوم مدل¬سازی و شبیه سازی فرآیند خشک شدن خرده چوب صنوبر در خشک¬کن بستر سیال ناپیوسته. در بخش اول این پژوهش، سینتیک خشک شدن و برازش منحنی¬های خشک شدن خرده چوب صنوبر، بر 11 مدل از مهم¬ترین مدل¬های خشک شدن لایه نازک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این بررسی¬ها نشان داد که مدل میدلی و همکاران (2002) بهترین برازش را با داده¬های آزمایشگاهی دارد و این مدل توانست تغییرات نسبت رطوبت خرده چوب را طی فرآیند خشک شدن با دقت قابل قبولی( 99/0R2=) پیش¬بینی کند. هدف از بخش دوم این پژوهش مدل¬سازی و شبیه¬سازی انتقال جرم ، حرارت و مومنتوم ذرات خرده چوب در یک خشککن بستر سیال نا¬پیوسته بود. در این بخش، پس از تعیین معادلات حاکم بر بستر سیال خشک کن، حل معادلات دیفرانسیلی به کمک نرم افزار مهندسی 15ANSYS و با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و به روش اویلر-اویلر انجام شد. عوامل متغییر¬ در این مطالعه به ترتیب دو سطح سرعت هوای ورودی (8/2 و 3/3 متر بر ثانیه) و سه سطح دمای هوای ورودی (90،105 و 120 درجه سانتی¬گراد) بودند. در این مطالعه نسبت رطوبت خرده چوب، دمای سطح خرده چوب، دمای هوای خروجی و رطوبت نسبی هوای خروجی از محفظه خشک¬کن مدل سازی و چگونگی فرآیند¬های انتقال جرم و حرارت و بردار¬های سرعت جریان هوا و سرعت ذرات خرده چوب در محفظه خشککن شبیه¬سازی شدند. نتایج تغییرات نسبت رطوبت خرده چوب نشان داد که این نسبت برای تیمار¬های مختلف طی فرآیند خشک شدن سیر نزولی داشته و بصورت نمایی کاهش می¬یابد. نتایج تغییرات دمای سطح خرده چوب بیانگر این است که با افزایش زمان خشکشدن، دمای سطح خرده چوب بصورت غیر خطی افزایش یافته و در مراحل پایانی فرآیند خشکشدن ثابت می¬گردد. رطوبت نسبی هوای خروجی در ابتد فرآیند خشکشدن خیلی سریع افزایش می¬یابد و سپس کاهش می¬یابد و نهایتا در دقایق پایانی فرآیند خشک شدن ثابت می¬گردد. دمای هوای خروجی نیز رفتاری مشابه رفتار دمای سطح خرده چوب از خود نشان می¬دهد با این تفاوت که در ابتدای فرآیند خشکشدن، دمای هوای خروجی کاهش و سپس بطور غیر خطی افزایش می¬یابد. نتایج اعتبارسنجی نشان داد بین مقادیر پیش بینی شده توسط مدل و مقادیر به دست آمده از طریق آزمایش برای درجه حرارت هوای خر
- Abstract
- The objective of this study was to describe the drying kinetics and modeling heat, mass and momentum transfer of poplar wood particle in a bach fluid bed dryer using computational fluid dynamic. For investigation the drying kinetic of wood particle, the experimental data of the drying process were fit into 11 mathematical models. The result show that Midilli et al. model (2002) can to satisfactorily describe the drying characteristics of wood particles dried at all temperatures and air flow velocities in the conducted experimental range of this study(R2=0.9999). A two-fluid Eulerian model incorporating the kinetic theory for solid particles was applied in order to simulate the heat, mass and momentume transfer of wood particle. fluidized bed drying modeling were conducted for poplar wood particles (Populus deltoides) at temperatures ranging from 90°C to 120°C and air velocities ranging from 2.8 m .s1 to 3.3 m. s1. The initial moisture content (MC) and the bed height of the poplar wood particles were 150% (on an oven-dry basis) and 2 cm, respectively. A series of simulations have been performed with some critical parameters of drying including; wood surface temperature, moisture ratio of wood particle, temperature and relative humidity of gas at the outlet of the dryer. The results of modeling the moiture ratio showed that the drying rate increased by increasing the drying temperature and air velocity. The constant drying rate period was only observed at the early stages of the drying process and most of the drying processes were found in the falling rate period. The temperature of wood surface increases with increasing air temperature and air velocity. The relative humidity of outlet gas showed an increase at the first times of drying process and then it decreased. The temperature of outlet gas showed a decrease at the first of drying process and then it increased to near the inlet gas temperature. Computational fluid dynamics (CFD) simulation results we
