مطالعه عددي فرآيند خشك كردن تحت خلأ جسم متخلخل

Numerical study of porous vacuum drying process

با توجه به اينكه خشك كردن، فرآيند همزمان انتقال جرم و گرما است، بنابراين معادلات حاكم luikov براي يك نمونه سيب به طور عددي حل شده است. فشار هواي محيط اطراف نمونه ابتدا در طي يك دقيقه به صورت خطي كاهش يافته و سپس ثابت مي گردد. اگرچه در ابتدا به نظر مي رسد كه دوره اي كه فشار به صورت خطي كاهش مي يابد در مقايسه با كل زمان خشك شدن ناچيز است، اما مطالعه حاضر نشان مي دهد مشخصه هاي اين فاز بسيار مهم هستند. در اين مطالعه، حل گذراي دو بعدي نمونه با استفاده از زبان فرترن انجام شده و تاثير فشار بر روي خواص فيزيكي- گرمايي هوا بررسي شده و توزيع دما و رطوبت ماده مربعي شكل با توجه به كاهش فشار محفظه خلأ بدست مي آيد. اثر ضرايب انتقال حرارت و جرم كه پارامترهاي تعيين كننده اي درمدل سازي فرآيندهاي گرمايشي مي باشند، نيز مورد تحليل واقع شده كه مشاهده مي شود براي ضريب انتقال حرارت بالا، درجه حرارت مركز سيب به دليل اينكه گرماي بيشتري از سيال به سطح سيب منتقل مي شود سريعتر به دماي تعادل مي رسد، در حالي كه براي شرايط مشابه تغيير قابل توجه در نرخ رطوبت مشاهده نمي شود. دما با تغيير ضريب انتقال جرم دچار تغييرات زياد نمي شود در صورتي كه مشاهده مي شود تحت همان شرايط رطوبت جسم تغيير مي كند. تغييرات كيفي زيادي كه در طي فرآيند خشك شدن اتفاق مي افتد، از جمله تغييرات چگالي كه مي تواند نيروي محركه نفوذ مولكولي به عنوان ساز و كار انتقال جرم باشد و همچنين ظرفيت گرمايي كه در نرخ و مقدار انتقال حرارت موثر است، تحليل شده و اثر رطوبت هوا نيز براي سريعتر خشك شدن نمونه مورد بررسي قرار گرفته است.

Due to the drying process which is simultaneous heat and mass transfer, therefor the governing luikov equations are solved numerically for an apple. Pressure of the surrounding air of the samples decreased linearly over a minute and then became constant. Although at first it seems that the period in which the pressure decreases linearly is minimal compared to the total drying time,but this study shows that the characteristics of this phase are very important. In this study, two-dimensional transient solutions are performed using FORTRAN and the impact of stress on physical - Thermal properties of air has been investigated and also the distribution of temperature and humidity of the square sample in accordance with pressure decrease of the vacuum chamber is obtained. Effect of heat and mass transfer coefficients, which are determining parameters in heating process modelings, have also been analyzed and shows that for high heat transfer coefficient, the temperature in the center of the apple reaches to equilibrium faster because more heat is transferred from the fluid to the surface of the apple, While under the same conditions, no significant changes have been observed in the rate of moisture. Temperature will not change much due to the change in the coefficient of mass transfer while under the same conditions, the object’s humidity changes. Large qualitative changes that occur during the drying process, such as the density changes that could be the motivative force of the molecular penetration as a way for mass transfer and also the heat capacity which is effective in the rate and magnitude of heat transfer, have been investigated and the effect of humidity for faster drying of the sample is studied