حل تحلیلی دوبعدی انتقال حرارت و جرم و بررسی تولید انتروپی در فرایند خشک شدن یک تکه میوه به شیوه ی همرفت

نوع مقاله : مقاله علمی

نویسنده
دانشکده فنی و حرفه ای شهید منتطری، مشهد، ایران
چکیده
افزایش بازده انرژی خشک کن ها نقش مهمی در توسعه ی صنعت خشک کردن دارد. بدین جهت در این تحقیق، پس از حل تحلیلی دو بعدی توزیع دما و رطوبت در جسم مرطوب، تولید انتروپی در فرایند خشک کردن به شیوه ی همرفت به کمک قانون دوم ترمودینامیک بررسی شده است. تولید انتروپی برای جریان هوا و جسم مرطوب در حال خشک شدن محاسبه گردیده و نقش عواملی هم چون نسبت ظاهری جسم مرطوب و دما و سرعت جریان هوای ورودی در تولید انتروپی تحلیل شده است. نتایج نشان می دهد که نسبت ظاهری کوچک تر (نسبت ظاهری ar=1-4) تولید انتروپی کمتری دارد. هرچه اختلاف دمای هوای ورودی و دمای جسم مرطوب کمتر شود و سرعت جریان ورودی کاهش یابد، تولید انتروپی نیز کم می شود و با بیشتر شدن دما و سرعت جریان، محصول خشک شده تری به دست می آید. اما با توجه به میزان رطوبت نهایی جسم مرطوب و تولید انتروپی، یک مقدار بهینه برای دما T=330.7 K و سرعت جریان هوای ورودی (U=0.321 m/s) در نظر گرفته می شود. افزایش دمای جریان هوا در برابر افزایش سرعت جریان هوا، افزایش تولید انتروپی بسیار بیشتری را نشان می دهد. همچنین مشخص می شود که جسم مرطوب سهم بیشتری در تولید انتروپی دارد. 89% انتروپی در جسم مرطوب و 11% درصد دیگر در جریان تولید می شود. همچنین در کل سیستم 69% تولید انتروپی حرارتی است و 39% دیگر تولید انتروپی ناشی از انتقال جرم می باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Analytical two-dimensional solution of the transport phenomena and analysis of entropy production during convective drying of a fruit slice

نویسنده English

Hosein Majdi Abdollah Abad
Department of Mechanical Engineering, Shahid Montazeri Technical Faculty, Khorasan Razavi Branch, Mashhad, Iran.
چکیده English

Development of high energy efficiency dryers is of great importance for the future of the drying industry. So in the present research, after applying an analytical two-dimensional solution on temperature and moisture content of the moist object, entropy production in the process of convective drying of an apple slice is studied with the second law of thermodynamics. The entropy production in fluid flow and moist object is computed and influences of aspect ratio of moist object and inlet temperature and velocity of fluid flow on the entropy production are analyzed. The result show that smaller aspect ratio produces less entropy; also by decreasing inlet temperature and velocity of fluid flow, the entropy production decreases too and by increasing inlet temperature and velocity of fluid flow, moist object will be dried sooner. So, respect to the amount of entropy production and final moisture content of the moist object, an optimized value for inlet temperature and velocity of fluid flow will be obtained. The effect of inlet temperature increase on the entropy production is more than inlet velocity increase. The study shows that the second law of thermodynamics is a potential tool for optimizing the drying process and dryers designing.

کلیدواژه‌ها English

Convective Drying
Second Law of Thermodynamics
Optimization
Heat and Mass Transfer
entropy production

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 02 اسفند 1404

  • تاریخ دریافت 08 مهر 1404
  • تاریخ بازنگری 13 آذر 1404
  • تاریخ پذیرش 02 اسفند 1404
  • تاریخ اولین انتشار 02 اسفند 1404
  • تاریخ انتشار 02 اسفند 1404