بخشی از مقاله
چکیده
تحلیل انرژي میتواند به عنوان یک ابزار لازم براي طراحی، آنالیز و بهینهسازي سامانه گرمایی بکار رود. در این پژوهش به تحلیل انرژي مصرفی در خشککردن لایه نازك دانه انار ترش با استفاده از پیشتیمار مایکروویو میپردازد. آزمایشات در سه تیمار شاهد و پیشتیمار مایکروویو با توان 100 وات و پیشتیمار مایکروویو با توان 200 وات و سه سطح دمایی - 50، 60و 70 درجه سلسیوس - در سه سطح سرعت باد 0/5 - ، 1 و 1/5 متر بر ثانیه - انجام شد. انرژي مصرفی و نسبت انرژي مصرفی با افزایش زمان افزایش یافت. با انجام پیشتیمار مایکروویو - 200 وات - ، انرژي مصرفی و زمان خشکشدن نسبت به تیمارهاي دیگر به طور قابل توجهی کاهش یافت.
مقدمه
فرایند خشک کردن یکی از بهترین راه هاي نگهداري میوه ها از جمله انار محسوب می شود. در طی خشک کردن آب از ماده غذایی خارج شده و در نتیجه امکان رشد میکروارگانیسم ها و ایجاد واکنش هاي شیمیایی نامطلوب به حداقل رسیده و ماندگاري ماده افزایش می یابد - خککذ پ2هططکقسه؟کب 2غه کههپغههسهکپتطه. - B مدلهاي ریاضی خشک کردن لایه نازك یا مدلسازي ریاضی اطلاعات کمی درباره آنالیز انرژي واحد خشک کن می دهندو بنابراین غیر قابل کاربرد براي طراحی و بهینه سازي می باشند. تحلیل ترمودینامیکی به عنوان یک ابزار لازم جهت طراحی سیستم، آنالیز و بهینه سازي سیستم گرمایی بکار میرود
آکپینارو همکاران - 2004 - ، به تحلیل انرژي مفید و تلف شده در فرایند خشکشدن ورقههاي نازك فلفل پرداختند. آزمایشات آنها در سه سطح دمایی 55، 60 و 70 درجه سلسیوس و سرعت هواي 1/5 متر بر ثانیه انجام شد. انرژي مفید در محدوده 189.949 تا 3732.961 ژول بر ثانیه در مدت 18000 تا 9600 ثانیه - وابسته به دماي هواي خشککردن - تغییر کرد.
آکپینار و همکاران ج2005ض، به محاسبه انرژي در فرآیند خشککردن ورقههاي نازك سیبزمینی پرداختند. آزمایشات خشکشدن در سه دماي 60، 70 و 80 درجه سلسیوس، رطوبت نسبی 10 تا 20 درصد و سرعت هواي 1 و 1/5 متر بر ثانیه به مدت 10 تا 12 ساعت انجام شد. در این آزمایشات تلفات انرژي بین صفر تا 1/796 کیلوژول بر ثانیه محاسبه شد.
میدیلی و کوچاك - 2003 - انرژي خشک شدن پسته در خشک کن خورشیدي را مطالعه کردند. آنها از پسته هاي پوست کنده و دست نخورده در آزمایشاتشان استفاده کردند و نتیجه گرفتند که ساختار و محتوي رطوبتی عامل مهمی در افزایش مصرف انرژي و کاهش تلفات می باشد.
اکپینار - 2004 - انرژي براي خشک شدن ورقه هاي فلفل قرمز را در یک خشک کن آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار داد. او گزارش کرد که با افزایش دما مصرف انرژي و نسبت مصرف انرژي افزایش پیدا میکند در حالیکه با گذشت زمان مصرف انرژي و نسبت مصرف انرژي کاهش پیدا می کند.
مواد و روشها
انار ترش تازه از شهرستان جویبار، استان مازندران تهیه شد و براي انجام آزمایشات در یخچال در دماي +5 درجه سلسیوس نگهداري شد. میزان رطوبت اولیه دانههاي انار به روش گراویتیک - خشک کردن در آون - با استفاده از 5 تکرار بدست آمد. نتایج نشان داد که میزان رطوبت اولیه - %331 - بر پایه خشک می باشد
آزمایشات در سه سطح دمایی 50، 60، 70 درجه سلسیوس و در سه سطح سرعت هواي گرم 0/5، 1/0، 1/5 متر بر ثانیه و در سه تیمار مختلف شاهد، پیشتیمار مایکروویو با توان 100 وات به مدت 20 دقیقه و پیشتیمار مایکروویو با توان 200 وات به مدت 10 دقیقه انجام شد. در این آزمایشات براي اندازهگیري و تنظیم دما از ترمومتر براي تنظیمات سرعت باد از براي اندازهگیري فشار محیط از فشارسنج ، براي اندازهگیري رطوبت نسبی از رطوبتسنج - تزخ پصکک - 1، براي انجام عملیات پیشس تیمار دانههاي انار از مایکروویو و براي توزین نمونهها از ترازوي داراي دقت 0/001 گرم استفاده شد.
میزان مصرف انرژي در خشک کن در هر لحظه مشخص می تواند از طریق قانون بقاي انرژي محاسبه شود.
محاسبه دبی هواي ورودي و خروجی دبی هواي ورودي می تواند از طریق رابطه 2 بدست میآید . هواي ورودي بطور کامل از سطح مقطع خشک کن عبور می کند و طبق قانون بقاي جرم دبی هواي خروجی برابر با دبی هواي ورودي در نظر گرفته شده است.
- محاسبه آنتالپی هواي ورودي یا خروجی
آنتالپی هواي ورودي یا خروجی برابر است با آنتالپی هواي خشک بعلاوه آنتالپی بخار آب که در آن ha آنتالپی هواي ورودي یا خروجی - kg َ kJ - ، Ca گرماي ویژه هواي ورودي یا خروجی - kg oC َ kJ - ، Ta دماي هواي ورودي یا خروجی - oC - ، T∞ دماي محیط - oC - ، h fg گرماي نهان تبخیر آب - kg َ - kJ و w نسبت رطوبت - کیلو گرم آب به کیلوگرم هواي خشک - می باشد.
- محاسبه گرماي ویژه هوا
گرمایی ویژه هوا میتواند از طریق رابطه 5 محاسبه شود که عدد 1/004 گرمایی ویژه هواي بدون رطوبت میباشد.
- تبدیل رطوبت نسبی به نسبت رطوبت
در طول اجراي آزمایشات، رطوبت نسبی هوا از طریق رابطه زیر به نسبت رطوبت قابل تبدیل است -
با استفاده از نمودارسایکرمتري نیز می توان رطوبت نسبی را به نسبت رطوبت تبدیل کرد.
- محاسبه نسبت مصرف انرژي
نسبت انرژي مصرف شده به انرژي مهیا شده در محفظه خشک کن نسبت مصرف انرژي گفته می شود. نسبت مصرف انرژي از رابطه زیر قابل محاسبه است
نتایج و بحث
شکل1 میزان انرژي مصرفی را در طی خشککردن دانه انار شاهد نشان میدهد. همانگونه که از این شکلها پیداست میزان انرژي مصرفی با گذشت زمان کاهش مییابد. در ابتداي مرحله خشک شدن انرژي مصرفی در بالاترین مقدار خود قرار دارد در حالی که با گذشت زمان مقدار آن رو به کاهش میگذارد به طوري که در مراحل پایانی خشکشدن داراي کمترین مقدار است. دلیل این امر آن است که در ابتداي مرحله خشک شدن میزان رطوبت جابهجا شده توسط سرعت باد بیشتر از مراحل بعد بوده به گونهاي که در مراحل پایانی رطوبت بسیار کمی از محصول خارج میشود.
