مهندسی کشاورزی|طراحی، ساخت و ارزیابی عملکرد خشک‏ کن کابینتی جدید لیموترش با دو ترکیب هندسی با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)

طراحی، ساخت و ارزیابی عملکرد خشک‏ کن کابینتی جدید لیموترش با دو ترکیب هندسی با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) شناسه محصول :57152 موضوع : مهندسی کشاورزی فرمت اصلی فایل : docx تعداد صفحات : 130 تعداد بازدید : 363 حجم فایل: 8.716796875 مگابایت

دانلود

طراحی، ساخت و ارزیابی عملکرد خشک‏ کن کابینتی جدید لیموترش با دو ترکیب هندسی با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)   بکارگیری روش‏های مکانیزه برداشت مستلزم استفاده از خشک‏ کن‏ های مناسب برای فرآوری محصول است زیرا در برداشت مکانیزه، رطوبت میوه برداشت شده بیشتر از رطوبت برداشت به طریق سنتی است. از میان انواع خشک‏کن‏ها خشک‏کن‏های کابینتی کارکرد ساده تری دارند. عیب خشک‏کن‏های کابینتی در یکنواخت خشک نکردن محصول و نیاز به نیروی کارگری برای جابجایی سینی‏های محصول می‏باشد. در این طرح برای رفع کامل مشکل غیر یکنواختی خشک‏شدن در خشک‏کن‏های کابینتی، اقدام به طراحی یک خشک‏کن کابینتی جدید با محفظه جانبی مجزا برای هر قفسه خشک‏کن شده است. برای طراحی دقیق این خشک‏کن کابینتی جدید، پاره‏ای از خواص فیزیکی لیمو از جمله ابعاد، میانگین هندسی اقطار، جرم حجمی دانه‏ای، جرم حجمی توده‏ای، کرویت، تخلخل بستر و افت فشار استاتیکی عبور هوا از بستر محصول اندازه‏گیری گردیدند. اندازه‏گیری خواص مورد نظر در پنج سطح رطوبتی 84، 64، 44، 24 و 10 درصد بر پایه تر انجام گرفت. نتایج نشان داد با کاهش رطوبت ابعاد، میانگین هندسی اقطار، جرم حجمی دانه‏ای و جرم حجمی توده‏ای کاهش پیدا کردند. در حالیکه کرویت و تخلخل افزایش پیدا کردند. به منظور اندازه‏گیری مقاومت بستر لیمو در برابر عبور جریان هوا سامانه آزمایشگاهی ساخته شد. آزمایشات افت فشار به دو صورت لایه ضخیم و لایه نازک صورت گرفت. آزمایش های اول در چهار عمق بستر (25، 50، 75 و 100 سانتیمتر)، چهار دمای هوا (25، 35، 45 و 50) و 11 شار هوای عبوری به صورت چیدمان تصادفی انجام شدند. نتایج نشان داد که با افزایش عمق بستر و افزایش سرعت جریان هوا افت فشار افزایش پیدا می‏کند. دما تاثیر معنی‏داری در نتایج نداشت. آزمایش لایه نازک در پنج سطح رطوبتی، سه چیدمان و 11 شار هوای عبوری انجام شد. نتایج نشان داد که با کاهش رطوبت به دلیل افزایش تخلخل افت فشار کاهش پیدا می‏کرد. همچنین چیدمان اثر معنی‏داری بر افت فشار داشت. برای پیش بینی افت فشار در بین مدل‏های ریاضی ارزیابی شده، مدل ارگان به عنوان بهترین مدل (بیشترین) برای تبیین رابطه نرخ عبور جریان هوا و افت فشار در بستر لیمو انتخاب گردید. از خواص فیزیکی ذکر شده برای طراحی خشک‏کن جدید استفاده شد. برای بررسی نظری یکنواختی توزیع خطوط همتراز سرعت و فشار هوا از ابزار CFD به کمک نرم افزار فلوئنت بهره گرفته شد. بر اساس نتایج مدل سازی عددی طرح جدید بهینه سازی گردید و هندسه نهایی مشخص شد. طرح بهینه انتخاب شده ساخته و در بازه‏های مختلف سرعت هوای ورودی (1، 2 و 3 متر بر ثانیه) و دمای هوای ورودی (50 درجه سلیسیوس) مورد آزمایش قرار گرفت. با بررسی نتایج آزمایشگاهی بر یکنواختی توزیع دمای هوای خشک‏کننده و سرعت آن در خشک‏کن ساخته شده مشخص گردید که توزیع پارامترهای یاد شده در محفظه خشک‏کن یکنواخت بوده است. نتایج حاصل از مقایسه داده‏های نظری (استخراج شده از CFD) و داده‏های آزمایشگاهی نشان داد که ضریب همبستگی 994/0 بین داده‏های مربوط به سرعت هوا وجود دارد. در مرحله بعد این خشک‏کن از لحاظ یکنواختی خطوط همتراز سرعت، نرخ از دست دادن رطوبت در سینی‏های خشک‏کن و مصرف انرژی با خشک‏ کن موجود مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان دادند خشک ‏کن جدید از هر سه نقطه نظر از خشک‏کن قبلی عملکرد بهتری را داشته است.   فهرست مطالب   عنوان صفحه  فصل اول: مقدمه   1- 1-  لزوم استفاده از خشک‏کن 1 1- 2-  انواع خشک‏کن ها 2 1- 3-  اهمیت محصول 5 1- 4-  نحوه برداشت و خشک‏کردن لیمو 7 1- 5-  اهمیت اندازه‏گیری خواص فیزیکی 7 1- 6-  لزوم اندازه‏گیری افت فشار در بستر لیمو 8 1- 7-  اهداف پژوهش 8 فصل دوم: پیشینه پژوهش و معادلات مورد استفاده   2- 1-  اندازه گیری افت فشار و مطالعات انجام شده 11 2- 1- 1-  مدل‏های متداول در تبیین رابطه سرعت هوا و افت فشار 14 2- 1- 2-  خواص فیزیکی مرتبط با افت فشار 17 2- 2-  معرفی CFD 18 2- 2- 1-  کاربرد CFD در صنایع کشاورزی 20 2- 2- 2-  مدل‏های ریاضی در CFD 25 2- 2- 2- 1-  معادلات نویراستوکس 25 2- 2- 2- 2-  معادلات تلاطم 27 2- 2- 3-  روش‏های عددی به کار رفته در نرم افزار فلوئنت 32 2- 2- 3- 1-  روش احجام محدود 32 2- 2- 3- 2-  روش حل مجزا 33 2- 2- 3- 3-  گسسته سازی 34 2- 2- 3- 4-  تعریف باقی مانده‏ها و قضاوت همگرایی 35 2- 2- 4-  تولید شبکه 36 2- 2- 4- 1-  همواری 36 2- 2- 4- 2-  مناسب بودن شکل سلول 36 2- 2- 5-  شرایط مرزی 37 2- 2- 5- 1-  سرعت ورودی 38 2- 2- 5- 2-  جریان خروجی 38 2- 2- 5- 3-  دیوار 38 2- 2- 5- 4-  محیط متخلخل 39 2- 3-  توضیح مسئله 42 فصل سوم: مواد و روش‏ها   3- 1-  اندازه گیری خواص فیزیکی لیمو ترش جهرم 45 3- 2-  بهینه سازی دستگاه اندازه گیری افت فشار 47 3- 2- 1-  ساخت محفظه نگهداری لیموها 48 3- 2- 2-  ساخت شاسی 50 3- 2- 3-  ابزار و روش اندازه گیری کمیت ها 51 3- 2- 3- 1-  سرعت هوا 51 3- 2- 3- 2-  دمای هوا 53 3- 2- 3- 3-  افت فشار 53 3- 2- 3- 4-  رطوبت نسبی هوای محیط 54 3- 2- 3- 5-  اندازه گیری مقداررطوبت نمونه ها 55 3- 2- 4-  روش انجام آزمایش‏های اندازه گیری افت فشار 56 3- 3-  مدل سازی خشک‏کن 58 3- 3- 1-  ایجاد شبکه 58 3- 3- 2-  استقلال حل مسئله از شبکه 58 3- 3- 3-  نحوه اجرای محاسبات 58 3- 3- 4-  روش‏های تولید شبکه 59 3- 3- 5-  مرتبه گسسته سازی 60 3- 3- 6-  تعیین رژیم جریان داخلی خشک‏کن 61 3- 3- 7-  فرضیات مدل CFD 61 3- 3- 8-  چگونگی تحلیل طرح‏های ابتدایی برای خشک‏کن با ابزار CFD 63 3- 4-  ساخت محفظه خشک‏کن 66 3- 5-  اندازه گیری دما و سرعت هوا در داخل محفظه خشک‏کن 66 3- 6-  روش مقایسه خشک‏کن ساخته شده با خشک‏کن امانلو وزمردیان 71 فصل چهارم: نتایج و بحث   4- 1-  خواص فیزیکی لیموترش 73 4- 2-  اندازه‏گیری افت فشار 75 4- 2- 1-  افت فشار لیمو در حالت لایه ضخیم 75 4- 2- 2-  برازش معادله‏های افت فشار به داده‏های مربوط به لایه ضخیم 78 4- 2- 3-  افت فشار لیمو در حالت لایه نازک 79 4- 2- 4-  برازش معادله‏های افت فشار به داده‏های مربوط به لایه نازک لیمو 81 4- 3-  انتخاب طرح بهینه 82 4- 4-  مقایسه نتایج بدست آمده از CFD جهت طراحی خشک‏کن 84 4- 4- 1-  بررسی یکنواختی سرعت در محفظه خشک‏کن با نرم افزار 85 4- 4- 1- 1-  اثر صفحه مشبک بر یکنواختی هوا 85 4- 4- 2-  نتایج مربوط به خطوط همتراز فشار    87 4- 4- 2- 1-  اثر صفحه مشبک بر توزیع فشار 87 4- 4- 3-  مقایسه نتایج تجربی و نظری سرعت 88  4- 4- 4-  مقایسه نتایج دبی جرمی از هر خروجی 91 4- 4- 5-  مقایسه خشک‏کن جدید با خشک‏کن ساخته شده توسط امانلو و زمردیان 93 4- 4- 5- 1-  روش CFD 93 4- 4- 5- 2-  روش تجربی 95 4- 4- 6-  میزان مصرف انرژی برق 96 فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات   5- 1-  نتایج 97 5- 1- 1-  خواص فیزیکی 97 5- 1- 2-  استفاده از CFD در تحلیل خشک‏کن ها 98 5- 1- 3-  تغییر در هندسه خشک‏کن‏های کابینتی 98 5- 1- 4-  مقایسه خشک‏کن ساخته شده با خشک‏کن امانلو و زمردیان 98 5- 2-  پیشنهادها 99 5- 2- 1-  ارتقاء دستگاه اندازه گیری افت فشار 99 5- 2- 2-  پیشنهاد‏های برای خشک‏کن طراحی شده و ادامه مدل CFD 99 پیوست 100 منابع 108 فهرست جداول   عنوان و شماره صفحه جدول 3-1:  نقاط سوراخ کاری شده جهت قرائت سرعت هوا 67 جدول 3-2:  نقاط مشخص شده برای اندازه‏گیری سرعت در خروجی 69 جدول 4-1: خواص فیزیکی لیمو ترش (دانه ای) 73 جدول 4-2: خواص فیزیکی لیموترش (توده ای) 74 جدول 4- 3: جدول تجزیه واریانس تیمارهای نرخ جریان هوا، عمق بستر و دما و اثر متقابل آن‏ها بر افت فشار 75 جدول 4-4: مدل ضرایب بدست آمده برای مدل شد (رابطه 2-1) 78 جدول 4-5: ضرایب بدست آمده برای مدل هوکیل و ایوز (رابطه 2-2) 78 جدول 4-6: ضرایب بدست آمده برای مدل ارگان (رابطه 2-3) 79 جدول 4-7: جدول تجزیه واریانس تیمارهای نرخ جریان هوا، رطوبت، چیدمان و عمق بستر و اثر متقابل آن‏ها بر افت فشار 79 جدول 4-8: ضرایب مدل شد 81 جدول 4-9: ضرایب مدل هوکیل و ایوز 82 جدول 4-10:    ضرایب مدل ارگان 82 جدول 4-11: نتایج حاصل از دبی هوای خروجی از قسمت های مختلف خشک کن بدون استفاده از صفحه مشبک 86 جدول 4-12:    نتایج حاصل از دبی هوای خروجی از قسمت های مختلف خشک کن هنگام استفاده از صفحه مشبک 87 جدول 4-13: نتایج مربوط به مقادیر سرعت هوای گرم عبور داده شده به صورت تئوری و آزمایشی 89 جدول 4-14:    سرعت در 18 نقطه مختلف خروجی 1 92 جدول 4-15:    سرعت در 18 نقطه مختلف خروجی 2 92 جدول 4-16:    سرعت در 18 نقطه مختلف خروجی 3 92 جدول 4-17: نتایج حاصل از روش تئوری و تجربی برای دبی خروجی ار سه خروجی خشک‏کن 92 جدول 4-18: نتایج مربوط به دبی هوای خروجی تئوری از قسمت های مختلف خشک کن امانلو و زمردیان 94 جدول 4-19: مقایسه انرژی الکتریکی مصرفی 96 فهرست شکل‏ها    عنوان  صفحه شکل 1- 1:  نمای شماتیک از خشک‏کن کابینتی متداول همراه با جمع کننده خورشیدی 5 شکل 2- 1: دو جهت مختلف قرار گیری ریشه‏ها ی کاسنی برای بررسی افت فشار در مطالعه وربون و همکاران. 13 شکل 2- 2: تعداد مقاله‏های منتشر شده CFD در زمینه تهویه ساختمان‏های کشاورزی 20 شکل 2- 3: مقالات منتشر شده در زمینه کاربرد CFD در صنایع غذایی 21 شکل 2- 4: استفاده از CFD برای بهینه کردن ساختار گلخانه‏های تونلی 23 شکل 2- 5: تفاوت دامنه ی پیوسته و گسسته 34 شکل 2- 6: تصویر شماتیک از خشک‏کن کابینتی 42 شکل 3- 1: سه طرز قرارگیری لیموترش در اندازه‏گیری افت فشار 46 شکل 3- 2: ترموستات مورد استفاده در آزمایش 48 شکل 3- 3: موتور الکتریکی 2850 دور فن 48 شکل 3- 4: مبدل ولتاژ مورد استفاده در آزمایش‏ها     48 شکل 3- 5: توری گالوانیزه و قاب آن جهت نگهداری توده لیمو 49 شکل 3- 6: یکنواخت کننده هوا 50 شکل 3- 7: دستگاه اندازه‏گیری افت فشار بهینه سازی شده 51 شکل 3- 8: شماتیک دستگاه اندازه‏گیری افت فشار 52 شکل 3- 9: دستگاه اندازه‏گیری سرعت هوا 53 شکل 3- 10: نقاط قرائت سرعت هوا درون لوله ورودی هوا 54 شکل 3- 11: مانومتر بکار برده شده جهت اندازه‏گیری افت فشار 54 شکل 3- 12: دستگاه Testo 625 56 شکل 3- 12: ترازوی دیجیتال مورد استفاده در آزمایش ها 56 شکل 3- 13: تصویرآون استفاده شده در آزمایش 63 شکل 3- 14: خشک‏کن مش بندی شده در نرم افزار گمبیت 65 شکل 3- 15: شماتیک خشک‏کن کابینتی جدید 68 شکل 3- 16: نقاط سوراخکاری شده 69 شکل 3- 17: مقطع یکی از خروجی های خشک‏کن و نحوه داده گیری دبی هوای خروجی 69 شکل 3- 18: سینی به کار رفته در خشک‏کن 70 شکل 3- 19: طرز داده برداری جهت توزین لیموها 71 شکل 3- 20: خشک‏کن ساخته شده 71 شکل 3-21: خشک‏کن ساخته شده و متعلقات آن 72 شکل 4- 1: اثر تغییرات عمق بستر (25، 50، 75 و 100) سانتیمتر و شار هوای عبوری بر روی افت فشار 77 شکل 4- 2: اثر افزایش عمق بستر بر روی افت فشار 80 شکل 4- 3: اثر رطوبت‏های مختلف و شار هوای عبوری بر روی افت فشار در حالت قرار گیری دو لایه لیمو در سامانه اندازه‏گیری افت فشار 81 شکل 4- 4: اثر سه چیدمان بر روی افت فشار 83 شکل 4- 5: طرح انتخاب شده جهت ساخت 83 شکل 4- 6: سه نما و اندازه‏های طرح بهینه 83 شکل 4- 7:  نمودار باقی مانده‏ها برای سرعت ورودی 1 متر بر ثانیه 84 شکل 4- 8: خطوط همتراز سرعت بدون توری 85 شکل 4- 9: خطوط همتراز سرعت هنگام استفاده از توری 85 شکل 4- 10: تاثیر استفاده نکردن از توری بر توزیع فشار 87 شکل 4- 11: تاثیر استفاده از توری بر توزیع فشار 88 شکل 4- 12: مقایسه نتایج تجربی و CFD 91 شکل 4- 13: مقطع یکی از خروجی‏های خشک‏کن 91 شکل 4- 14: توزیع خطوط همتراز سرعت در خشک‏کن امانلو و زمردیان 93 شکل 4- 15: چگونگی توزیع سرعت در سینی‏های محصول در خشک‏کن امانلو 94 شکل 4- 16: نرخ از دست دادن رطوبت نسبت به زمان در خشک‏کن جدید 95 شکل 4- 17: نرخ از دست دادن رطوبت نسبت به زمان در خشک‏کن امانلو 96
  • مدیریت|مبانی نظری و پیشینه تحقیق توانمند‌سازی و عملکرد کارکنان
  • مبانی نظری و پیشینه تحقیق توانمند‌سازی و عملکرد کارکنان شناسه محصول :95636 موضوع : مدیریت فرمت اصلی فایل : doc تعداد صفحات : 60 تعداد بازدید : 167 حجم فایل: 101.1230469 مگابایت دانلود عنوان: مبانی نظری و پیشینه تحقیق توانمند‌سازی…

  • معماری|پاورپوینت تحلیل هتل سرای عامری های کاشان
  • پاورپوینت تحلیل هتل سرای عامری های کاشان شناسه محصول :99187 موضوع : معماری فرمت اصلی فایل : ppt تعداد صفحات : 14 تعداد بازدید : 153 حجم فایل: 2559.700195 مگابایت دانلود پاورپوینت تحلیل هتل سرای عامری های کاشان   خانه…

  • عمران و ساختمان|پاورپوینت ‌نیلینگ
  • پاورپوینت ‌نیلینگ شناسه محصول :73449 موضوع : عمران و ساختمان فرمت اصلی فایل : ppt تعداد صفحات : 28 تعداد بازدید : 490 حجم فایل: 0.387695313 مگابایت دانلود پاورپوینت ‌نیلینگ‌نیلینگ‌با توجه به عمق زیاد گودبرداری و عدم امکان گودبرداری به…

  • علوم انسانی|پاورپوینت قاعده احترام چیست
  • پاورپوینت قاعده احترام چیست شناسه محصول :98454 موضوع : علوم انسانی فرمت اصلی فایل : pptx تعداد صفحات : 17 تعداد بازدید : 202 حجم فایل: 4124.03125 مگابایت دانلود پاورپوینت قاعده احترام چیست   پاورپوینت قاعده احترام چیست شامل 17…

  • زیست شناسی|پاورپوینت کاربردهای فناوری نانو در محیط زیست وانرژی های نو
  • پاورپوینت کاربردهای فناوری نانو در محیط زیست وانرژی های نو شناسه محصول :70506 موضوع : زیست شناسی فرمت اصلی فایل : ppt تعداد صفحات : 68 تعداد بازدید : 522 حجم فایل: 4.200195313 مگابایت دانلود پاورپوینت کاربردهای فناوری نانو در…

  • کشاورزی|استاندارد غذاهای بسته بندی و سرد شده با زمان ماندگاری طولانی- آئین کار بهداشتی
  • استاندارد غذاهای بسته بندی و سرد شده با زمان ماندگاری طولانی- آئین کار بهداشتی شناسه محصول :53141 موضوع : کشاورزی فرمت اصلی فایل : docx تعداد صفحات : 43 تعداد بازدید : 590 حجم فایل: 0.053710938 مگابایت دانلود استاندارد غذاهای…

    دیدگاهی بنویسید

    نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.