دانلود متن کامل پایان نامه مقطع دکتری رشته کشاورزی

گرایش:ماشین های کشاورزی

عنوان:بررسی نظری و آزمایشگاهی یک خشک کن پیوسته جدید برای محصولات دانه ای به کمک ذرات بی اثر گرم شده

دانشکده ی کشاورزی

رساله ی دکتری در رشته ی

مکانیک ماشین های کشاورزی

بررسی نظری و آزمایشگاهی یک خشک کن پیوسته جدید برای محصولات دانه ای به کمک ذرات بی اثر گرم شده

استاد راهنما

دکتر علی زمردیان

خرداد 1393

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

چکیده

بررسی نظری و آزمایشگاهی یک خشک کن پیوسته جدید برای محصولات دانه ای به کمک ذرات بی اثر گرم شده

توسط

مهدی مرادی حسن آباد

از آنجا که مدت زمان زیادی صرف فرایند خشک کردن محصولات دانه ای از قبیل ذرت می شود، می توان با بهره گیری از ذرات بی اثر نرخ انتقال حرارت به درون دانه های ذرت را افزایش داده تا آهنگ خشک شدن دانه ها سرعت گیرد. در اولین مرحله این تحقیق، امکان سنجی استفاده از این ذرات در خشک کردن دانه های ذرت مورد بررسی قرار گرفت. تغییرات دمای میانگین دانه ذرت در دو حالت خشک شدن با بهره گرفتن از ذرات بی اثر و بدون استفاده از ذرات بی اثر با یکدیگر مقایسه گردید. نتایج امکان سنجی نشان داد که تغییرات دمای میانگین دانه ذرت در دو حالت مذکور، اختلاف چشمگیری دارد. به گونه ای که اگر از هوای خشک کننده با دمای C°70 و ضریب همرفتی 74/18 وات بر متر مربع درجه سلسیوس با دوازده عدد ذره بی اثر در اطراف دانه ذرت استفاده شود، متوسط دمای دانه در مقایسه با حالتی که از همان هوا ولی بدون ذرات بی اثر استفاده شود، 6/10 درصد افزایش را نشان می دهد. همچنین نتایج تحلیل تغییرات ضریب نفوذ رطوبت دانه ذرت نشان داد که استفاده از ذرات بی اثر تاثیر معنی داری بر روی این ضریب دارد. جهت بررسی فرایند خشک شدن دانه های ذرت با بهره گیری از ذرات بی اثر، یک خشک کن پیوسته جریان مخالف از جنس فولاد ضدزنگ ساخته شد. سپس اثر استفاده از ذرات بی اثر و سایر پارامترهای مربوط به خشک کردن پیوسته دانه ذرت به طور آزمایشگاهی نیز مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها بر روی دانه های ذرت با محتوای رطوبت اولیه حدود 30 درصد (برمبنای تر) در سه سطح دمای هوای خشک کننده (50، 60 و 70 درجه سلسیوس) و سه سطح نرخ جریان حجمی هوای خشک کننده 47/0، 94/0 و 41/1 متر مکعب بر دقیقه انجام گرفت. در آزمایش های انجام شده، اثرات به کارگیری نسبت های وزنی ذرات بی اثر و دانه های ذرت، نرخ های تخلیه متفاوت مواد جامد از مخزن خشک کن مورد آزمایش و بررسی قرار گرفت. همه آزمایش ها در سه تکرار انجام شدند. نتایج نشان داد که همه پارامترهای اصلی شامل دما، سرعت هوا، سرعت دانه، نسبت وزنی ذرات بی اثر به مواد خشک شونده، ارتفاع کل مخزن بر روی نسبت رطوبت محصول به کار رفته اثر معنی داری دارند. در ادامه جهت انجام مدلسازی ریاضی فرایند خشک کردن دانه های ذرت در خشک کن پیوسته مذکور، از دو فناوری تحلیل ابعادی و دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شد. برای انجام تحلیل ابعادی، شش گروه بی بُعد از بین پارامترهای اعمالی تعیین شدند. در نهایت معادله ی پیش بینی چگونگی خشک کردن دانه ذرت بر اساس گروه های بی بُعد بدست آمد که می تواند رطوبت دانه های ذرت را تحت شرایط آزمایشگاهی معلوم پیش بینی کند. مقادیر پیش بینی شده جهت رطوبت دانه های ذرت، تطابق بسیار خوبی با داده های آزمایشگاهی رطوبت دانه های ذرت نشان داد. به گونه ای که ضریب همبستگی 94/0 بدست آمد. برای انجام دینامیک سیالات محاسباتی تئوری مدلسازی سه فازی بر مبنای تئوری اویلری به کار گرفته شد. البته به دلیل فرضیاتی که در مدلسازی تئوری دینامیک سیالات محاسباتی وجود دارد، دقت کمتری در مقایسه با مدلسازی بر مبنای تحلیل ابعادی مشاهده شد. طوری که ضریب همبستگی برابر 86/0 بدست آمد.

کلمات کلیدی: انتقال حرارت، خشک کردن ذرت، تحلیل ابعادی، دینامیک سیالات محاسباتی

فهرست مطالب

عنوان……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..صفحه

فصل اول 1

اهداف پژوهش حاضر 7

فصل دوم 8

2-1-1- طبقه‌بندی خشك‌كن‌ها بر اساس محل استفاده 8

2-1-1-1-خشك‌كن‌های خارج مزرعه‌ای 9

2-1-1-2-خشك‌كن‌های داخل مزرعه‌ای 9

2-1-2- طبقه‌بندی خشك‌كن‌ها بر اساس نحوه تأمین حرارت 9

2-1-2-1-خشك‌كن‌های با دمای نزدیك به هوای محیط و دمای پایین 10

2-1-2-2- خشك‌كن‌های با درجه حرارت بالا 10

الف) خشك‌كن‌های مخزنی (توده ای) 10

ب) خشك‌كن‌های پیوسته 12

2-ب-1-خشك‌كن‌های جریان متقاطع 13

2-ب-2- خشك‌كن‌های جریان مخالف 13

2-ب-3- خشك‌كن‌های جریان همسو 13

2-ب-4- خشك‌كن‌های جریان مختلط 14

ج) خشك‌كن‌های چرخه‌ای 19

2-2- خشک کن های نوین 19

2-2-1- خشك كردن با میكروویو 19

2-2-2- خشك كردن صوتی 20

2-2-3- خشك كردن با پرتو زیر قرمز 20

2-2-4- آب زدایی به روش میدان الكتریكی و مغناطیسی 22

2-2-5- خشک کردن به روش بخار مافوق داغ 22

2-2-6- خشک کردن اسمزی 23

2-2-7- خشک کردن پفكی 24

2-2-8- خشک کن های انجمادی 25

2-2-9- خشک کن های پاششی 25

2-2-9- خشک کن بستر سیال 26

2-2-10- خشک کن های فواره ای 28

2-2-11- خشک کن های ترکیبی 29

2-3- تئوری خشک کردن 35

2-4- دسته‌بندی رطوبت موجود در دانه 38

2-4-1 رطوبت آزاد: 38

2-4-2- رطوبت غیر پیوندی: 38

2-4-3- رطوبت پیوندی: 38

2-5- ویژگیهای هوای خشك‌كننده: 38

1فشار بخار: 39

رطوبت نسبی: 39

نسبت رطوبتی: 39

درجه حرارت خشك: 39

دمای نقطه شبنم: 40

درجه حرارت تر: 40

حجم مخصوص: 40

آنتالپی: 40

2-6- مراحل مختلف فرایند خشک کردن 41

2-6-1- مرحله با نرخ ثابت 41

2-7- روش های خشك كردن 44

2-7-1- خشك‌كردن به روش لایه نازك 44

2-7-1-1- روش تئوری 44

2-7-1-1-1-انواع شکل های دانه ها برای شبیه سازی 46

الف) صفحه تخت نامحدود 46

ب) کره 47

ج) استوانه با طول بی نهایت 48

د) متوازی السطوح مستطیلی 48

2-7-1-2- روش تجربی و نیمه تجربی 49

2-7-2- خشك‌كردن به روش لایه ضخیم 52

2-7-2-1- مدل بستر ضخیم 52

2-7-2-2- مدل جریان مخالف 53

2-7-2-3- روش دینامیک سیالات محاسباتی: (CFD) 54

2-7-2-3-1- روابط ریاضی 55

2-7-2-3-2- رژیم های جریان چندفازی 56

2-7-2-3-3-انتخاب یک مدل چند فازی 58

الف)دیدگاه اویلر- اویلر 58

الف-1- مدل حجم سیال 59

الف-2- مدل مخلوط 59

الف-3- مدل اویلری 59

ب- راهنمای انتخاب میان مدل های مخلوط و اویلری 60

2-7-2-3-4- معادلات بقا در مدل اویلری 61

2-7-2-3-6- روش حل مسائل بر اساس C F D 75

الف- روش حل بر اساس فشار 75

ب- روش حل بر مبنای دانسیته 78

2-7-2-4- تحلیل ابعادی 80

2-7-2-4-1-تئوری π 83

2-7-2-4-2- مراحل ایجاد معادله بی بعد بر اساس تحلیل ابعادی 85

فصل سوم 91

3-1- ساختمان خشک کن و متعلقات 93

3-1-1-مخزن خشک کن 93

3-1-2- نقاله های ورودی 93

3-1-3-موتور و گیربکس مورد استفاده 95

3-1-3- شاسی دستگاه 96

3-1-4- الک لرزاننده 96

3-1-5- فن دمنده 97

3-1-6- گرم کن هوا 98

3-2- ابزارهای اندازه گیری به کار گرفته شده 99

3-3- مدل سازی ریاضی 101

3-3-1- تحلیل ابعادی 102

3-3-2-دینامیک سیالات محاسباتی 103

3-3-2-1- انتقال حرارت 105

3-3-2-2- انتقال جرم 105

3-4- بررسی فرایند انتقال حرارت به داخل دانه ذرت در حالت های مختلف خشک شدن 106

3-4-1- بررسی فرایند انتقال حرارت به درون دانه ذرت، زمانی که فقط از هوای گرم استفاده شود 107

3-4-1-1- شرایط مرزی و اولیه در حالت عدم حضور ذرات بی اثر: 109

3-4-2- بررسی انتقال حرارت به درون دانه ذرت زمانی که علاوه بر جریان هوای گرم، از ذرات حامل انرژی نیز استفاده شود 111

3-4-2-1- شرایط مرزی و اولیه در حالتی که 4 ذره بی اثر در اطراف هر دانه وجود داشته باشد: 112

3-4-2-2-حالتی که 8 عدد ذره بی اثر به صورت لایه ای، مطابق شکل 3-12، در اطراف دانه ذرت قرار گیرند. 114

3-4-2-3- حالتی که 12 عدد ذره بی اثر به صورت لایه ای، مطابق شکل 3-13، در اطراف دانه ذرت قرار گیرند. 114

3-4-3- حل معادلات 115

فصل چهارم 117

4-1- تغییرات متوسط دمای دانه ذرت در حالت های مختلف خشک شدن بر اساس امکان سنجی 117

4-2- تغییرات ضریب انتشار رطوبتی دانه متناسب با حرارت هوای خشک کننده 145

4-3- تجزیه واریانس 146

4-3-1- اثر متقابل 148

4-4- تحلیل ابعادی 157

4-4-1- معادله پیش بینی 161

4-4-2- ارزیابی مدل بدست آمده از تحلیل ابعادی 163

4-5- دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) 164

4-6-1- مزایای روش دینامیک سیالات محاسباتی: 189

4-6-2- معایب روش دینامیک سیالات محاسباتی 189

4-6-3- مزایای روش تحلیل ابعادی 190

4-6-4- معایب روش تحلیل ابعادی 190

فصل پنجم 191

5-1- نتیجه گیری 191

5-2- پیشنهادات 193

منابع مورد استفاده 194

فهرست جداول

فصل اول

مقدمه

غلات در تمام دنیا در رده مواد غذایی اصلی قرار می‌گیرند. به همین علت تولید، نگهداری و توزیع بهینه آنها دارای اهمیت فراوانی بوده زیرا غلات منبع اصلی غذای انسان و خوراک دام می باشد. محتوای نشاسته بالای آنها منبع انرژی است و در تركیبات این محصولات پروتئین و روغن نیز وجود دارد. در مقایسه با دیگر مواد غذایی، غلات در صورت برداشت و نگهداری مناسب به علت دوام در حمل و نقل و حفظ كیفیت خود در طی مدت انبارداری منحصر بفرد هستند. گندم، برنج و ذرت، پیش از دوران مسیح تا به امروز جزء غلات اصلی می باشند. ذرت بومی امریكا است و برنج و گندم در آسیای میانه تولید می‌شده‌اند (کهن، 1384).

ذرت با نامZea mayz L. ازخانواده گرامینه است. این گیاه از نظر اهمیت و تولید جهانی در بین غلات پس ازگندم و برنج در مكان سوم قرار دارد. تولید این محصول در سال 2012 در جهان 691 میلیون تن و در سال 1391 در كشور 428/2 میلیون تن بوده است (FAOSTAT, 2013) . رطوبت ذرت درهنگام برداشت (w.b)30-35% است. درصورتیكه ذرت با همین رطوبت ذخیره شود دچار فساد خواهد شد. به همین علت رطوبت ذرت را با بهره گرفتن از فرآیند خشك‌كردن تا حدود 13-14% بر مبنای تر كاهش می دهند. این عمل در گذشته به صورت سنتی (خشك‌كردن در هوای آزاد و در معرض نور مستقیم خورشید) انجام می‌گرفت، ولی بدلیل بروز تغییرات نا مطلوب در كیفیت محصول به لحاظ طولانی بودن زمان خشك شدن، عدم اعمال كنترل كافی در مراحل مختلف خشك شدن، احتمال حمله آفات و پرندگان، بروز تغییرات جوی، عدم وجود تشعشع كافی خورشید در بعضی مناطق جغرافیایی، غیریكنواختی در خشك شدن، آلودگی به گرد وغبار و غیره محصول دچار ضایعات جبران ناپذیر می‌گشت. با بهره گرفتن از خشك‌كنهای صنعتی معایب فوق تا حدود زیادی بر طرف شده است (کهن، 1384).

علوم مربوط به تكنولوژی پس از برداشت در دهه های گذشته شاهد رشد قابل توجهی بوده است. به طور كلی بخشی از عملیات پس ازبرداشت غلات شامل خشك‌كردن، ذخیره‌ سازی، تمیزكردن و درجه‌بندی‌كردن محصول می باشد. جهت دستیابی به كیفیت بهتر به هنگام مصرف غلات رطوبت آنها در زمان انبارداری باید تا حد مطلوبی كاهش یابد. بنابراین اهمیت خشك كردن و بخصوص خشك كردن مصنوعی به عنوان یكی از مراحل فرآوری پس از برداشت نمایان می شود. دراین میان خشك كردن نامناسب مهمترین علت فساد و خرابی محصول می باشد. افزایش شكستگی ذرت وسویا وكاهش كیفی آرد برنج و گندم در اثر خشك كردن نامناسب ازاین قبیل خسارات می‌باشد. خشك‌كردن مصنوعی محصولات كشاورزی از جنبه های زیر دارای اهمیت است (مرادی، 1387).

ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

تعداد صفحه :241

قیمت : 14700 تومان

—-

پشتیبانی سایت :        *       asa.goharii@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

  *