پایان نامه طراحی، ساخت و ارزیابی عملکرد خشک‏کن کابینتی جدید لیموترش

دانشگاه شیراز

دانشکده کشاورزی

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک ماشین‏های کشاورزی

طراحی، ساخت و ارزیابی عملکرد خشک‏کن کابینتی جدید لیموترش با دو ترکیب هندسی با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)

 اساتید راهنما:

دکتر علی زمردیان

دکتر محمد هادی اکبری

 

چکیده

بکارگیری روش‏های مکانیزه برداشت مستلزم استفاده از خشک‏کن‏های 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 خشک‏کن موجود مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان دادند خشک‏کن جدید از هر سه نقطه نظر از خشک‏کن قبلی عملکرد بهتری را داشته است.

فهرست مطالب

عنوانصفحه
فصل اول: مقدمه
1- 1-  لزوم استفاده از خشک‏کن1
1- 2-  انواع خشک‏کن ها2
1- 3-  اهمیت محصول5
1- 4-  نحوه برداشت و خشک‏کردن لیمو7
1- 5-  اهمیت اندازه‏گیری خواص فیزیکی7
1- 6-  لزوم اندازه‏گیری افت فشار در بستر لیمو8
1- 7-  اهداف پژوهش8
فصل دوم: پیشینه پژوهش و معادلات مورد استفاده
2- 1-  اندازه گیری افت فشار و مطالعات انجام شده11
2- 1- 1-  مدل‏های متداول در تبیین رابطه سرعت هوا و افت فشار14
2- 1- 2-  خواص فیزیکی مرتبط با افت فشار17
2- 2-  معرفی CFD18
2- 2- 1-  کاربرد CFD در صنایع کشاورزی20
2- 2- 2-  مدل‏های ریاضی در CFD25
2- 2- 2- 1-  معادلات نویراستوکس25
2- 2- 2- 2-  معادلات تلاطم27
2- 2- 3-  روش‏های عددی به کار رفته در نرم افزار فلوئنت32
2- 2- 3- 1-  روش احجام محدود32
2- 2- 3- 2-  روش حل مجزا33
2- 2- 3- 3-  گسسته سازی34
2- 2- 3- 4-  تعریف باقی مانده‏ها و قضاوت همگرایی35
2- 2- 4-  تولید شبکه36
2- 2- 4- 1-  همواری36
2- 2- 4- 2-  مناسب بودن شکل سلول36
2- 2- 5-  شرایط مرزی37
2- 2- 5- 1-  سرعت ورودی38
2- 2- 5- 2-  جریان خروجی38
2- 2- 5- 3-  دیوار38
2- 2- 5- 4-  محیط متخلخل39
2- 3-  توضیح مسئله42
 
فصل سوم: مواد و روشها
3- 1-  اندازه گیری خواص فیزیکی لیمو ترش جهرم45
3- 2-  بهینه سازی دستگاه اندازه گیری افت فشار47
3- 2- 1-  ساخت محفظه نگهداری لیموها48
3- 2- 2-  ساخت شاسی50
3- 2- 3-  ابزار و روش اندازه گیری کمیت ها51
3- 2- 3- 1-  سرعت هوا51
3- 2- 3- 2-  دمای هوا53
3- 2- 3- 3-  افت فشار53
3- 2- 3- 4-  رطوبت نسبی هوای محیط54
3- 2- 3- 5-  اندازه گیری مقداررطوبت نمونه ها55
3- 2- 4-  روش انجام آزمایش‏های اندازه گیری افت فشار56
3- 3-  مدل سازی خشک‏کن58
3- 3- 1-  ایجاد شبکه58
3- 3- 2-  استقلال حل مسئله از شبکه58
3- 3- 3-  نحوه اجرای محاسبات58
3- 3- 4-  روش‏های تولید شبکه59
3- 3- 5-  مرتبه گسسته سازی60
3- 3- 6-  تعیین رژیم جریان داخلی خشک‏کن61
3- 3- 7-  فرضیات مدل CFD61
3- 3- 8-  چگونگی تحلیل طرح‏های ابتدایی برای خشک‏کن با ابزار CFD63
3- 4-  ساخت محفظه خشک‏کن66
3- 5-  اندازه گیری دما و سرعت هوا در داخل محفظه خشک‏کن66
3- 6-  روش مقایسه خشک‏کن ساخته شده با خشک‏کن امانلو وزمردیان71

براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد 

 

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید !

سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه ، تحقیق ، پروژه و مقالات دانشگاهی در رشته های مختلف است. مطالب مشابه را هم ببینید یا اینکه برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید