• ورود کاربران دانشگاهی

  • ثبت نام(مطالعه آنلاین پایان نامه ها)

  • سپندا

    کاربر مهمان
    پنجشنبه 2 آذر 1396| 54.146.50.80 :Your IP
    سامانه پایان نامه های دانشگاه اصفهان (سپندا)



    عنوان :
    آنالیز انرژی و اکسرژی یک خشک کن بستر بر مبنای نتایج آزمایشگاهی و مدل سازی ریاضی
    انتشارات : دانشگاه اصفهان
    سال :1392
    زبان : Persian
    شماره سند : 10454
    موضوع :مهندسی شیمی گرایش پیشرفته
    پژوهشگر : فاطمه ثابت سروستانی
    توصیفگر لاتین : energy ? exergy ? mathematical modeling ? drying ? kinetic ? dryer ? fixebed
    توصیفگر فارسی : انرژی ◄ اکسرژی ◄ مدل سازی ریاضی ◄ خشک کردن ◄ سینتیک ◄ خشک کن ◄ بستر ثابت
    دانشکده : دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی شیمی
    مقطع : کارشناسی ارشد

    استاد راهنما : محمدصادق حاتمی پور، امیر رحیمی
    استاد مشاور :
    سال دفاع : 1392
    شماره رکورد : 10454
    شماره راهنما : CHE.ENG2 101
    فهرست : فصل اول: مقدمه
    1-1 پارامترهای اساسی در انتخاب خشک¬کن¬ها 2
    1-2 طبقه¬بندی خشک¬کن¬ها 3
    1-2-1 روش انجام عملیات 3
    1-2-2 حالت فیزیکی مواد خشک¬شونده 3
    1-2-3 شیوه تامین انرژی گرمایی 5
    1-2-4 قیمت تمام شده 6
    1-2-5 مشخصات و ویژگی¬های خاص عملیات خشک کردن 7
    1-3 انواع خشک¬کن¬ها 8
    1-3-1 خشک¬کن¬های سینی¬دار 8
    1-3-2 خشک¬کن¬های انجمادی 8
    1-3-3 خشک¬کن¬های تحت¬خلا 9
    1-3-4 خشک¬کن¬های پاششی 10
    1-3-5 خشک¬کن¬های تونلی 11
    1-3-6 خشک¬کن¬های کمربندی 11
    2 فصل دوم: مروری بر مطالعات پیشین
    2-1 سینتیک خشک شدن 13
    2-1-1 دوره خشک¬شدن با سرعت ثابت 14
    2-1-2 دوره خشک¬شدن نزولی 14
    2-2 سینتیک خشک¬شدن لایه نازک 15
    عنوان صفحه
    2-3 چروکیدگی: 20
    2-4 مدل سازی ریاضی خشک¬شدن در بستر عمیق: 22
    2-4-1 مدل¬سازی تعادلی: 22
    2-4-2 مدل¬سازی غیرتعادلی: 22
    2-4-3 مدل¬سازی لگاریتمی: 23
    2-5 اکسرژی 24
    2-5-1 معادلات جرم، انرژی و اکسرژی 25
    2-5-2 اتلاف و بازده اکسرژی 27
    2-5-3 اهداف آنالیز اکسرژی 28
    3 فصل سوم: تجهیزات، مواد و روش¬ها
    3-1 مواد مصرفی 30
    3-1-1 تعیین خصوصیات فیزیکی انجیر 31
    3-2 معرفی سامانه و تجهیزات اندازه¬گیری جانبی 32
    3-2-1 بستر خشک¬کن 33
    3-2-2 دمنده 33
    3-2-3 المان حرارتی 33
    3-2-4 سنسورهای دما 33
    3-2-5 دبی سنج 33
    3-2-6 رطوبت سنج 33
    3-2-7 ترازو 34
    3-2-8 دستگاه رطوبت ساز 34
    عنوان صفحه
    3-2-9 لایه ارتباط داده¬ها 34
    3-2-10 نرم افزار Lab view data 34
    3-3 آزمایش¬های انجام شده 35
    3-3-1 آزمایش¬های مربوط به سینتیک خشک کردن 35
    3-3-2 آزمایش¬های مربوط به تعیین رطوبت تعادلی مواد خشک¬شونده 38
    3-3-3 آزمایش¬های انجام گرفته در خشک¬شدن بسترثابت 39
    3-3-4 آزمایش¬های مربوط به چروکیدگی 40
    4 فصل چهارم: مدل¬سازی ریاضی..............................41
    4-1 مدل¬سازی ضریب نفوذ موثر 42
    4-2 مدل¬سازی سینتیک خشک¬شدن لایه¬نازک 42
    4-3 مدل¬سازی ریاضی خشک¬کن بسترثابت 44
    4-3-1 معادله تغییرات محتوای رطوبت مواد خشک¬شونده 45
    4-3-2 معادله تغییرات آنتالپی مواد خشک¬شونده در بستر 45
    4-3-3 معادله تغییرات رطوبت هوا 46
    4-3-4 معادله تغییرات آنتالپی هوای ورودی به خشک¬کن بسترثابت 47
    4-4 چروکیدگی 48
    4-5 ضرایب انتقال جرم و حرارت 50
    4-6 خصوصیات فیزیکی آب و هوا 50
    4-7 حل عددی: 52
    5 فصل پنجم: بحث و نتایج
    5-1 اندازه¬گیری تجربی محتوای رطوبت تعادلی 54
    عنوان صفحه
    5-2 تخمین تجربی ضریب نفوذ موثر 55
    5-3 معادله سینتیک خشک کردن 58
    5-3-1 منحنی¬های خشک کردن 58
    5-3-2 معادله سینتیک خشک شدن 60
    5-4 نتایج مربوط به مطالعه تجربی چروکیدگی 65
    5-5 نتایج مربوط به مدل ریاضی 72
    5-5-1 بررسی تاثیرپذیری دقت نتایج مدل از چروکیدگی ماده خشک¬شونده 72
    5-5-2 تحلیل داده¬های آزمایشگاهی و مقایسه آن با نتایج مدل در بسترثابت 76
    5-6 نتایج مربوط به تحلیل انرژی و اکسرژی 86
    5-6-1 تحلیل انرژی 86
    5-6-2 تحلیل اکسرژی 91
    6 فصل ششم: نتایج و پیشنهاد¬ها
    6-1 نتیجه گیری 105
    6-2 پیشنهادها 106
    7 منابع و ماخذ 107
    8


    چکیده :
    چکیده در این پژوهش سینتیک خشک شدن انجیر و عملکرد یک خشک¬کن بستر ثابت در مقیاس آزمایشگاهی جهت خشک¬کردن انجیر از دو جنبه آزمایشگاهی و تئوری مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. در بخش آزمایشگاهی این مطالعه تاثیر پارامترهای عملیاتی نظیر دما، سرعت و رطوبت هوای ورودی به خشک¬کن بر روی سینتیک خشک شدن انجیر و ضریب نفوذ موثر آن که براساس حل تحلیلی قانون دوم فیک در مختصات کروی تخمین زده می¬شود، مورد بررسی قرار گرفت. به علاوه یک مدل سینتیکی مفهومی براساس ماهیت فیزیکی پدیده، برای خشک شدن انجیر توسعه داده شد. این مدل پیشنهادی به صورت تابعی وابسته به شرایط عملیاتی می¬باشد و می¬توان از آن بطور مستقیم در مدل¬سازی ریاضی خشک¬کن¬های مستقیم نظیر خشک-کن¬های بستر ثابت استفاده کرد. همچنین تاثیر شرایط عملیاتی ( دما، سرعت و رطوبت هوای ورودی) به صورت آزمایشگاهی بر عملکرد خشک¬کن بستر ثابت موجود، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. همچنین مدل¬سازی ریاضی دینامیکی خشک شدن انجیر در یک بستر ثابت ارائه گردید. این مدل شامل معادلات انتقال جرم و حرارت در منطقه خشک کردن می¬باشد. بدین منظور براساس پدیده فیزیکی رخ داده شده در خشک¬کن بستر ثابت و با استفاده از قوانین بقای جرم و انرژی، معادلات حاکم با روش¬های عددی حل گردیدند. نتایج حاصل از مدل یک ابزار مناسب برای مطالعه تغییرات دما و رطوبت هوای خشک¬¬کن، دمای مواد خشک¬شونده و محتوای رطوبت آن برحسب زمان خشک شدن و طول خشک¬کن فراهم می¬کند. نتایج پیش¬بینی شده با داده¬های آزمایشگاهی متناظر موردمقایسه قرار گرفت. همانطور که مشاهده شد، نتایج حاصل از مدل، عملکرد خشک کن را در شرایط ناپایا به خوبی پیش¬بینی می¬کند. به علاوه تاثیر پارامترهای عملیاتی بر بازده انرژی خشک¬کن مورد مطالعه قرار گرفت. نهایتا براساس نتایج بدست آمده از مدل¬سازی ریاضی که پیش¬تر ذکر گردید، تحلیل انرژی و اکسرژی به صورت میکروسکوپی بر روی سیستم صورت گرفت و اتلاف اکسرژی، بازده انرژی و اکسرژی برای شرایط عملیاتی مختلف ارائه گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که که دمای هوای ورودی به خشک¬کن بیشترین تاثیر را بر زمان و سرعت خشک شدن انجیر در مقایسه با دیگر شرایط عملیاتی دارد. مقدار بیشینه بازده انرژی و اکسرژی به ترتیب 59% و 30% می¬باشد. با افزایش دمای هوای خشک کننده بازده انرژی و اکسرژی افزایش می¬یابد. کلمات کلیدی: خشک¬کردن انجیر، خشک¬کن بستر ثابت، معادله سینتیک خشک شدن، مدل¬سازی ریاضی، انرژی، اکسرژی.

    چکیده انگلیسی :
    Abstract In this research, the drying kinetics of Figs and the performance of a lab-scale fixed bed dryer used for drying of it were investigated experimentally and theoretically. In the experimental work, the effect of operating parameters, including drying air temperature, velocity and humidity was investigated on the drying kinetics of figs and the effective diffusivity coefficient was estimated based on the analytical solution of Fick’s second law in spherical coordinate condition. Besides, a conceptual kinetics model for Figs drying was developed. The proposed kinetics model is a function of operating conditions and can be used directly in mathematical modeling of direct contact dryers such as fixed bed dryers. Furthermore, the effect of operating conditions (temperature, velocity and humidity of drying air) on the performance of an existing fixed bed dryer was studied experimentally. Also, a dynamic mathematical model for drying of Figs in a fixed bed dryer was presented. This model includes the heat and mass transfer in the drying zone. For this purpose, using conservation laws of heat and mass transfer and considering the physical phenomena occurring in a fixed bed dryer, the governing equations were derived and solved numerically. The model solution provides an effective tool to study the variation of temperature and humidity of the drying air, drying material temperature, and its moisture content through the drying time and dryer length. The predicted results are compared with the corresponding experimental data. It is shown that the model can predict the performance of the dryer in unsteady-state operating conditions well. Furthermore, the effect of some operating parameters on the performance and energy efficiency of dryer was investigated. Finally, based on the results of previously mentioned mathematical model a microscopic energy and exergy analysis of system is carried out and exergy loss, energy and exergy efficiency were reported for different operating conditions. The results of this research show that the drying air temperature has more effect on the rate and time of drying of figs in comparison with the other mentioned operating conditions. The maximum obtained energy and exergy efficiency were 59% and 30% respectively. By decreasing the temperature of drying air, the energy and exergy efficiency decrease too. Key words: Figs drying, Fixed bed, Drying kinetics, Mathematical model, Energy, Exergy.


    کلید واژه ها :
    انرژی ◄ اکسرژی ◄ مدل سازی ریاضی ◄ خشک کردن ◄ سینتیک ◄ خشک کن ◄ بستر ثابت,energy ◄ exergy ◄ mathematical modeling ◄ drying ◄ kinetic ◄ dryer ◄ fixebed

    1392
    0

    صفحه اول : University of Isfahan Faculty of Engineering Department of Chemical Engineering M.Sc. Thesis Energy and Exergy Analyses of A Fixed Bed Dryer Based on the Result of Mathematical Modeling and Experimental Study Supervisor: Dr Mohammad Sadegh Hatamipour Dr Amir Rahimi By: Fateme Sabet Sarvestani 2013
    فصل اول : 1-12
    فصل دوم : 13-29
    فصل سوم : 30-40
    فصل چهارم : 41-53
    فصل پنجم : 54-104
    فصل ششم : 105-112