دانلود doc

خشک کردن ، انواع خشک کن ها و مدل سازی آنها

فصل اول پدیدۀ خشک شدن

1-1- هواي مرطوب

1-1-1- نسبت رطوبت

1-1-2- رطوبت نسبي هوا

1-1-3- درجۀ اشباع هوا

1-1-4- درجه حرارت نقطه شبنم

1-1-5- حجم مرطوب

1-1-6- حرارت مرطوب

1-1-7- فرآیند اشباع آدياباتيک شعله

1-1-8- درجه حرارت خشک

1-1-9- درجه حرارت تر

1-2- نمودارهاي رطوبت

1-3- انواع رطوبت در مواد

1-3-1- رطوبت سطحي

1-3-2- رطوبت آزاد يا آب درون لوله­هاي مويين

1-3-3- رطوبت پيوندي يا رطوبت نمدار و يا رطوبت حل شده

1-3-4- پيوند رطوبت ومواد

1-3-5- نم گيري ( تعادل در خشک کردن )

1-3-6- خواص ساختاري مکانيکي مواد تر

1-4- طبقه بندي مواد

1-5- تعيين رطوبت عامل خشک کننده

1-5-1- رطوبت سنجي از طريق توزين

1-5-2- روش سايکرومتريک

1-5-3- روش نقطه شبنم

1-6- تعيين رطوبت در مواد تر جامد

1-6-1- روشهاي مستقيم

1-6-2- روشهاي غيرمستقيم

1-7- ماهيت فرآيند خشک کردن

1-8- تشريح روند خشک شدن

1-9- خشک شدن از ديدگاه ترموديناميک

1-10- زمان خشک شدن

1-11- مکانيزم فرآيند خشک شدن

1-11-1- انواع انتقال رطوبت

1-11-2- شرايط داخلي وخارجي خشک کردن

1-12- انتقال حرارت و جرم در فرآيند خشک کردن

1-13- تعيين منحني هاي خشک کردن

1-14- نمودار هاي اساسي خشک کن­ها

1-15- روشهاي خشک کردن

1-15-1- خشک کردن از طريق جابجايي

1-15-2- خشک کردن تماسي

1-15-3- خشک کردن تشعشعي

1-15-4- خشک کردن دي الکتريک

1-15-5- خشک کردن از طريق انجماد

1-15-6- خشک کردن از طريق حلال ( خشک کن تبخيري )

1-15-7- خشک کردن با بخار داغ

1-15-8- خشک کردن از طريق جانشين سازي

1-15-9- خشک کردن از طريق فشار تراوايي

1-15-10- خشک کردن در يک بستر سيالي فعال

1- 16- انواع خشک کن­ها

1- 17- خشک کن هاي بستر سيالي

1- 17-1- سرعت بحراني شناوري

1- 17-2- انواع خشک کن­هاي سيالي بر حسب تعداد مراحل

1- 17-2- 1- خشک کن­هاي يک مرحله­اي

1- 17-2- 2- خشک کن­هاي چند مرحله­اي

1-17-3- خشک کن با بستر فواره­اي

1-17-3-1- حرکت ذرات در بستر فواره­اي

1-17-3-2- شروع فواره­اي شدن

1-18- خشک کن­هاي جرياني

1-18-1- خشک کن­هاي بادي

1-18-2- خشک کن­هاي گردابي

1-18-3- خشک کن­هاي حلزوني

1-18-4- خشک کن­هاي متراکم

1-19- خشک کن هاي بستر ثابت

1-19-1- ابعاد ذرات

1-19-2- انتقال حرارت در بستر ثابت

فصل دوم: تئوری مساله

2-1- ظرفيت حرارتي فشرده

2-2- مدل سازي

2-2-1- مدل سازي بستر

2-2-2- شرايط مرزي و اوليه

2-3- روش حل مساله

2-4- فلوچارت پروژه

3 - نتایج و حل عددی

3-1- آرايش متعامد با يک نقطة داخلي

3-1-1- تغييرات اختلاف نسبت رطوبت براي آرايش يک نقطه اي

3-1-2- تغييرات اختلاف دما براي آرايش يک نقطه اي

3-2- آرايش متعامد با دو نقطة داخلي

3-2-1- تغييرات اختلاف نسبت رطوبت براي آرايش دو نقطه اي

3-2-2- تغييرات اختلاف دما براي آرايش دو نقطه اي

3-3-نتيجه گيري و پيشنهاد

منابع

چکيده:

خشک کردن يکي از فرآيند هاي صنعتي است که در بسياري از صنايع و در مراحل مختلف فرآيند ها ممکن است مورد استفاده قرار گيرد . شايد بتوان به عنوان يکي از عمده ترين موارد استفاده از پديدة خشک کردن در صنايعي گران و پر مصرف مانند صنايع غذايي ، خشک کردن گياهان خوراکي ( مانند برگ سبز چاي ) و گياهان دارويي ( مانند انواع جوشانده ها ) ، و صنايع دارويي ( در تهية انواع قرص ها و پودرها ) نام برد . به همين علت ، بررسي چگونگي و ميزان تغييرات دما و رطوبت ، بررسي تغييرات اختلاف دما و رطوبت درون بستر خشک کن ، بررسي شرايط تاثير گذار در پديدة خشک کردن ، زمان لازم براي خشک کردن تا رسيدن به شرايط پايدار براي انواع مواد مختلف مورد استفاده ، مي تواند باعث صرفه جويي هاي زيادي ، هم در هزينه و هم در مقدار توليد اين مواد شود .

خشک کردن از ديدگاه نظري عبارتست از انتقال جرم و حرارت همزمان در محيطي که متخلخل باشد . خشک کردن در بستر فشردة ذرات نمناک ( مرطوب ) ، يک عمليات خشک کردن است که هزينه هاي سرمايه گذاري و نگهداري کمي دارد . نخستين تحليل مهندسي از خشک کردن ، توسط لوئيس در سال 1929 انجام شد که فرض نمود خشک کردن در دو مرحله اتفاق مي افتد . مرحلة اول ، پخش رطوبت به سطح از داخل جامد ، و سپس مرحلة دوم ، بخار شدن رطوبت از سطح جامد . شروود و گيليلند تئوري پخش را براي خشک کردن جامدات به کار بردند . کريشر در سال 1940 اهميت انتقال انرژي در فرآيند خشک کردن انرژي را در نظر گرفت . فيليپ و ديوريس در اثرات جريان مويي ( موئينگي ) و انتقال بخار تحقيق کرده و معادلة انرژي گرمايي را در مجموعة معادلات تشريح کنندة فرآيند خشک کردن وارد نمودند . لويکوف مدلي را براي خشک کردن گسترش داد که در آن انتقال

رطوبت مشابه انتقال حرارت است و انتقال مويي متناسب با رطوبت و گراديان دماست . کاتو در سال 1981 خشک کردن بستر فشرده را بررسي کرده و نرخ خشک شدن را مطالعه نموده و آنها را با داده هاي انتقال حرارت ترکيب نمود . هاساتاني و آراي معادلات ديفرانسيل اساسي کنترل کنندة دما و ميدان غلظت در يک بستر فشرده از ذرات مناسب را به دست آورده و معادلات را براي مورد عمومي انتقال جرم و حرارت حل کردند . خان در سال 1991 يک مدل کنترل شدة گرمايي از خشک کردن را براي يک ذرة متخلخل کروي پيشنهاد داده و آن را به خشک کردن بستر فشرده گسترش داد . سان تحليل انتقال جرم و حرارت در خشک کردن بستر فشرده را با تقسيم بستر به يک سري از لايه هاي نازک و يا با به کارگيري دماي لامپ شده انجام داد ( 1997 ) . وانگ و چن بستر عميق را به سري هايي از لايه هاي نازک جدا کردند تا مطالعات جرم و حرارت يک بعدي را حل کنند ( 1999 ) . در سال 2002 بصيرت و همکارانشيک مدل رياضي را براي خشک کن بستر فشرده با استفاده از مدل دو سيالي اويلري (TFM ) ارائه داده و با نتايج تجربي مقايسه نمودند . امروزه از انواع خشک کن هاي مختلف در صنايع گوناگون استفاده هاي زيادي مي شود . يکي از انواع مهم خشک کن ها ، خشک کن با بستر فشرده مي باشد . در اين نوع خشک کن ، ذرات با اندازة متوسط درون خشک کن و بر روي بسر خشک کن ، بصورت ثابت قرار مي گيرند. سپس گاز گرم و خشکي ( با نسبت رطوبت کم ) که اغلب هواست ، از بين اين ذرات عبور داده مي شود . در نتيجه به طور همزمان گرماي گاز به ذرات منتقل شده و باعث تبخير رطوبت درون ذرات مي گردد . پس از طي مدت زمان مناسب ذرات خشک مي شوند . در اين تحقيق ابتدا به بررسي پديدة خشک کردن مواد مختلف پرداخته و نقش عوامل مختلف را در تغيير اين پديده بررسي مي کنيم . سپس انواع مختلف خشک کن ها را نام برده و معايب و مزاياي هر کدام را تشريح مي کنيم . در مدل سازي ، براي توصيف مراحل خشک شدن ، مدل سادة سلولي را به کار مي بريم . پالانز نشان داد که انتشار رطوبت درون ذرات مي تواند حتي به ازاي مقادير متوسط عدد بايوت ، فرآيند خشک شدن را کنترل کند . با اينکه با افزايش عدد بايوت ( ) مقاومت انتقالي ذرات در برابر انتقال جرم وحرارت قادر است حرکت فرآيند خشک شدن را کنترل کند ، با اين وجود ، در بسياري از مدل هاي به کار رفته ، براي طراحي فرآيند انتقال جرم و حرارت در بستر هاي ثابت اين پارامتر در نظر گرفته نمي شود . در اين تحقيق ، مقاومت انتقالي ذرات در برابر انتقال جرم وحرارت ، با اضافه کردن پارامتر توزيعي نوع لايکوف در هر سلول لحاظ شده است . بعد از به دست آوردن معادلات اصلي انتقال حرارت و رطوبت و لحاظ نمودن شرايط مرزي و پس از استفاده از پارامتر بي بعد سازي مناسب ، با استفاده از تکنيک آرايش متعامد ، که سبب کاسته شدن پيچيدگي هاي محاسباتي مي گردد ، معادلات را براي دو حالت مختلف ، با دو مش بندي متفاوت (يکبار تقسيم فاصلة مرکز و سطح سلول به دو لايه و سپس به سه لايه ) حل نموده و تغييرات اختلاف دما و رطوبت بين مرکز و سطح ذره و همچنين بين لايه هاي مختلف را به دست آورده و بررسي مي شود.