شبیه‌سازی انتقال حرارت در خشک‌کن آب گرم محصولات کشاورزی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه مهندسی مکانیک، واحد شهر مجلسی، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

چکیده

استفاده از مواد متخلخل درون خشک‌کن‌های آب گرم به دلیل اینکه موجب افزایش انتقال حرارت می‌شوند، بصورت کاربردی در صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این موارد، عملکرد گرمایی کانال‌های حرارتی به مقدار زیادی تحت تأثیر چیدمان مواد متخلخل در داخل کانال است. لذا هدف از این تحقیق که به روش شبیه‌سازی توسط نرم‌افزار Ansys Fluent 16 انجام شد، بهبود انتقال حرارت در خشک‌کن‌های آب گرم با استفاده از هندسه‌های جدید مواد متخلخل است. برای این منظور، اثر 5 نوع هندسه مختلف برای ماده متخلخل (با حجم‌های مساوی) در 5 ارتفاع بی‌بعد مختلف فوم فلزی (1، 8/0، 6/0، 4/0 و2/0) و اثر دو قطر منافذ مختلف (1/0 و 05/0 سانتی‌متر) بر روی شاخص‌های هیدرودینامیکی و انتقال حرارت جریان از جمله عدد میانگین ناسلت و پارامتر ارزیابی عملکرد (PEC) بررسی شد. ماده متخلخل از جنس آلیاژی از آلومینیوم با ضریب هدایت حرارتی W/m2K 40 و تخلخل برابر با 95/0 در یک سینی حرارتی در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که قرارگیری مواد متخلخل درون سینی حرارتی موجب افزایش عدد ناسلت و در نتیجه انتقال حرارت گردید. همچنین افزایش قطر منافذ در فوم‌های فلزی موجب افزایش عدد ناسلت شد. بیشترین عدد PEC مربوط به حالتی بود که قطر منافذ برابر با 1/0 سانتی‌متر و ارتفاع بدون بعد مواد متخلخل برابر با 2/0 است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Simulation of heat transfer in hot water dryer of agricultural products

چکیده [English]

The porous materials in hot water dryers are used in industry because they increase heat transfer. In these cases, the thermal performance of the heat channels is greatly influenced by the arrangement of the porous material inside the duct. Therefore, the aim of this study, which was performed by simulation method by Ansys Fluent 16 software, is to improve heat transfer in hot water dryers using new geometries of porous materials. For this purpose, the effect of 5 different types of geometry for porous material (with equal volumes) at 5 different dimensional heights of metal foam (1, 0.8, 0.6, 0.4, and 0.2) and the effect of two different pore diameters (0.1 and 0.05 cm) were evaluated on the  hydrodynamic and heat transfer indices including average Nu number and performance evaluation criteria (PEC). The porous material was considered aluminum alloy with a thermal conductivity of 40 W / m2K and a porosity of 0.95 throws a thermal sink. The results showed that using porous materials in the heat channel increased the Nu number and heat transfer. Also, increasing the pore diameter in porous materials increased the Nu number. The highest PEC number was related to the case where the pore diameter and the height of the porous material are equal to 0.1 and 0.2 cm, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Computational fluid dynamics
  • Heat transfer
  • Hot water dryer؛ Porous material