پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

شبیه‌سازی خشک‌کن بستر شناور با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مکانیک، واحد کاشان، دانشگاه آزاد اسلامی، کاشان، ایران.
2 گروه مهندسی بیوسیستم، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اصفهان (خوراسگان)، اصفهان، ایران
چکیده
خشک‌کن‌ها نقش بسیار زیادی در فرآوری محصولات غذایی، شیمیایی و دارویی ایفا می‌کنند. عملکرد خشک کردن به عوامل مختلفی مانند نوع خشک‌کن، دما و سرعت هوای ورودی به خشک‌کن، اندازه و میزان مواد ورودی و زمان ماند مواد در محفظه بستگی دارد. به همین دلیل لازم است تا مطالعات اختصاصی در زمینه خشک کردن محصولات صورت پذیرد. از طرفی طراحی، ساخت و تجهیز خشک‌کن به حسگرها، برای اندازه‌گیری پارامترهای مختلف، فرایندی هزینه‌بر است و در تحقیقات اخیر از روش‌‌های عددی و شبیه‌سازی برای تجزیه و تحلیل خشک‌کن‌ها استفاده شده است. لذا در این مقاله پارامترهای موثر بر فرآیند خشک کردن در یک خشک‌کن بستر شناور با جریان متقاطع با سینی، به روش CFD مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور اثر دبی جرمی مواد در 3 سطح 76/2 ، 76/5 و 1/8 کیلوگرم بر ساعت، سرعت هوای گرم ورودی در 4 سطح 5/2، 3، 4 و 5 متر بر ثانیه و دماهای هوای گرم در 4 سطح50، 60، 70 و 80 درجه سلسیوس روی سرعت و فشار داخل محفظه، توسط نرم افزار ANSYS fluent 18 بررسی گردید. نتایج نشان داد که افزایش دما باعث افزایش فشار و سرعت هوا در داخل محفظه و در بستر شد. افزایش دبی خوراک، باعث کاهش فشار و سرعت گردید.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

Babalis, S. J., & Belessiotis, V. G. (2004). Influence of the drying conditions on the drying constants and moisture diffusivity during the thin-layer drying of figs. Journal of Food Engineering, 65(3): 449-458.
 
Borel, L. D. M. S., Marques, L. G., & Prado, M. M.  (2020). Performance evaluation of an infrared heating-assisted fluidized bed dryer for processing bee-pollen grains. Chemical Engineering and Processing - Process Intensification, 155: 108044.
 
Celen, S., & Pektas, S. (2024). Optimization of Factors Affecting the Performance of a Fluidized Bed Dryer. The Philippine Agricultural Scientist, 107(1): 44-54.
 
Chuwattanakul, V., & Eiamsa-ard, S. (2019). Hydrodynamics investigation of pepper drying in a swirling fluidized bed dryer with multiple-group twisted tape swirl generators. Case Studies in Thermal Engineering, 13: 100389.
 
Chuwattanakul, V.,  Wongcharee, K., Pimsarn, M., Chokphoemphun, S., Chamoli, S., & Eiamsa-ard, S. (2022). Effect of conical air distributors on drying of peppercorns in a fluidized bed dryer: Prediction using an artificial neural network. Case Studies in Thermal Engineering, 36(4): 102188.
 
Das, H. J., Mahanta, P., Saikia, R., & Aamir, M. S. (2020). Performance Evaluation of drying characteristics in conical bubbling fluidized bed dryer. Powder Technology, 374: 534-543.
 
Ercetin, U., & Uralcan, IY. (2009). Experimental analysis of the drying of parboiled wheat in fluidized bed. Journal of Engineering and Architecture Faculty of Eskisehir Osmangazi University, 22(3): 89–99.
 
Jin, H., Wu, Q., Wang, S., & He, Y. (2024). Heat and mass transfer performance of non-spherical wet particles in a fluidized bed dryer. Applied Thermal Engineering, 236, 121780.
 
Ma, Z., Tu, Q., Liu, Z., Xu, Y., Ge, R., & Wang, H. (2023). CFD-DEM investigation of the gas-solid flow characteristics in a fluidized bed dryer. Chemical Engineering Research and Design, 196: 235-253.
 
Mohseni, M., Kolomijtschuk, A., Peters, B., & Demoulling, M. (2019). Biomass drying in a vibrating fluidized bed dryer with a Lagrangian-Eulerian approach. International Journal of Thermal Sciences, 138: 219-234.
 
Nabizadeh, A., Hassanzadeh, H., Asadieraghi, M., Hassanpour, A., Moradi, D., Keshavarz Moraveji, M., & Hozhabri Namin, M. (2020). A parametric study of the drying process of polypropylene particles in a pilot-scale fluidized bed dryer using Computational Fluid Dynamics. Chemical Engineering Research and Design, 156: 13-22.
 
Parlak, N. (2014). Investigation of drying kinetics of ginger in a fluidized bed dryer. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 29(2): 261–269.
 
Perazzini, H., Perazzini, M. T. B., Meili, L., & Freire, F. B. (2020). Artificial neural networks to model kinetics and energy efficiency in fixed, fluidized and vibro-fluidized bed dryers towards process optimization. Chemical Engineering and Processing - Process Intensification, 156: 108089.
 
Rosli, M., Nasir, A. M. A., & Takriff, M. S.(2020). Drying sago pith waste in a fluidized bed dryer. Food and Bioproducts Processing, 123: 335-344.
 
Sitorus, A., Novrinaldi, N., Putra, S. A., Cebro, I. S., & Bulan, R. (2021). Modelling drying kinetics of paddy in swirling fluidized bed dryer. Case Studies in Thermal Engineering, 28: 101572.
 
Zoghi, T., Shahhoseinirogh, S., & Nosrati, K. (2017). New Design of Cross-flow Fluidized Bed Dryers. Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 50(6): 1351-1360.
 
Zhou, L., Lv, W., Bai, L., Han, Y., Wang, J., Shi, W., & Huang, G. (2022). CFD–DEM study of gas–solid flow characteristics in a fluidized bed with different diameter of coarse particles. Energy Reports, 8: 2376-2388.