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
| 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 |
براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد
نظرات شما عزیزان:
تبادل لینک هوشمند