عنوان پایان‌نامه
طراحی، ساخت و ارزیابی و تحلیل اکسرژی یک خشک کن دوار سینی دار آزمایشگاهی میوه (مطالعه موردی : سیب)
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی - مکانیک ماشین های کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6638;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71811
- تاریخ دفاع
- ۳۰ آبان ۱۳۹۴
- دانشجو
- حمید قاسمخانی
- استاد راهنما
- علیرضا کیهانی, شاهین رفیعی
- چکیده
- در این تحقیق یک خشک‌کن دوار لایه نازک تحقیقاتی طراحی و ساخته شد. تجزیه و تحلیل برای این خشک-کن که به یک مبدل حرارتی هوا به هوای جریان متقاطع متصل شده بود، انجام گرفت. سه سطح دمای خشک-کردن و سرعت چرخش سینی به ترتیب در محدوده¬ی 50 تا 80 درجه سلسیوس و صفر تا 6 دور بر دقیقه استفاده شد. برای هر سطح دما و سرعت چرخش سینی، دو سطح سرعت جریان هوا و در دو حالت با و بدون مبدل حرارتی در محدوده¬ی 1 تا 2 متر بر ثانیه تنظیم می¬شد. آزمایشات برای ارزیابی تاثیرمتغیرهای آزمایش روی پارامترهای کارایی اکسرژی انجام گرفت. همچنین تاثیر شرایط خشک¬کردن روی کیفیت ورقه¬های سیب خشک شده با تعیین پارامترهای کیفی از قبیل نسبت جذب آب، چگالی ظاهری، درصد چروکیدگی و تغییر رنگ سطحی ارزیابی شد. به¬علاوه رفتار خشک¬شدن لایه نازک ورقه¬های سیب بر اساس مدل¬های ریاضی خشک¬شدن مورد استفاده در منابع مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که پارامترهای کارآیی اکسرژی خشک¬کن، عمیقاً به دما و سرعت هوا بستگی دارد و بازده اکسرژی فرآیند خشک¬شدن بطورقابل توجهی به علت استفاده از مبدل حرارتی از حداقل مقدار 8/19¬% تا حداکثر 1/90¬% بهبود پیدا کرده است. در حالی که استفاده از مبدل تاثیر منفی روی کیفیت محصول خشک¬شده نداشته است. بنابراین روش استفاده شده در این تحقیق می¬تواند یک راه امیدبخش برای بازیابی انرژی تلف شده در خشک¬کردن بدون هیچ¬گونه تغییر نامطلوب در کیفیت محصول خشک¬شده باشد. یافته¬های این تحقیق ثابت می¬کند که برای افزایش بازده و پایداری عملیات خشک¬کردن، روش اکسرژی می¬تواند برای کاهش تلفات و برگشت¬ناپذیری¬های ایجاد شده در صنعت خشک¬کردن مورد استفاده قرار گیرد.
- Abstract
- In this thesis, a pilot thin-layer rotary dryer was designed and made. exergy analysis was applied for this rotating-tray dryer equipped with an air-to-air cross-flow plate heat exchanger during drying of apple slices. Three drying air temperatures and tray rotation speeds in the range of 50–80 °C and 0–12 rpm, respectively, were employed. Two drying air velocities in the range of 1–2 m/s were adjusted for each drying temperature and rotation speed with and without application of the heat exchanger. The experiments were conducted to assess the effects of the experimental variables on the exergetic performance parameters of the dryer. Also, the effect of drying conditions on the quality of dried apple slices were assessed by determining several qualitative parameters e.g. rehydration ratio, apparent density, shrinkage, and surface color. As well thin layer drying behavior of apple slices were experimentally investigated and the mathematical modeling performed by using thin layer drying models given in the literature. The results obtained manifested that the exergetic performance parameters of the dryer depended profoundly on the drying air temperature and velocity. Interestingly, the exergetic efficiency of drying process was significantly improved from a minimum value of 19.8% to a maximum value of 90.1% by using the heat exchanger. Furthermore, the incorporation of heat exchanger did not negatively affect the quality of dried product. Therefore, the strategy presented herein could be a promising approach for waste energy recovery in drying without any unfavorable change in the quality of dried product. The findings of the present analysis also prove that exergy approach can be applied to minimize irreversibilities and losses occurring in industrial drying systems for enhancing the efficiency and sustainability of drying operations.
