بخشی از مقاله
چکیده:
جهت بهینه کردن فرآیند خشککردن محصولات کشاورزی، میتوان نسبت به مدلسازی عددی این فرآیند قبل از طراحی و ساخت خشککن و اعمال پارامترهای لازم، اقدام نمود. به منظور مدلسازی عددی، دانستن خواص حرارتی - فیزیکی ماده لازم و ضروری است. بهرهمند بودن از ضریب انتشار حرارتی مواد غذایی برای طراحی و بهینه سازی فرآیند انتقال حرارت در حالت ناپایدار ضروری است .
هدف از انجام این آزمایش تعیین ضریب هدایت حرارتی عدس در انتقال حرارت ناپایدار بر حسب تابعی از میزان رطوبت، دما و تخلخل است
این آزمایش توسط پروب اندازه گیری ضریب حرارتی، مولتی متر متصل به رایانه و برنامه - DMM - انجام گردید. ضریب انتقال حرارت با دما و زمان تغییر می کند؛ در نتیجه انتقال حرارت به صورت حالت گذرا و ناپایدار خواهد بود. مقادیر ضریب انتقال حرارت، ضریب پخش گرما و گرمای ویژه جسم با زمان تغییر می کند. طبق آزمایش صورت گرفته ضریب انتقال حرارت نسبت به زمان و افزایش دما کاهش می یابد تا به یک مقدار ثابت تقریبا 0/01برسد. فرآیند خشک-کردن جسم در زمانهای اولیه سریع و بعد از آن به کندی صورت می گیرد.
مقدمه:
ضریب هدایت حرارتی یک خاصیت ترموفیزیکی است که نشان دهنده میزان توانایی ماده در انتقال حرارت از خود است و برای مواد مخ تلف دارای مقادیر متفاوتی می باشد، که به ترکیب شیمیایی، ساختمان فیزیکی - چگالی، رطوبت، بافت، ... - و حالت جسم وابسته است. مقادیر آن همچنین با درجه حرارت که ماده در آن شرایط قرار دارد، تغییر میکند
دانستن خواص حرارتی - فیزیکی مواد غذایی از قبیل گرمای ویژه، ضریب انتشارحرارتی و جرم حجمی در مهندسی صنایع غذایی ضروری است. ضرایب هدایت حرارتی و انتشارحرارتی جهت بررسی و کنترل فرآیندهای جابجایی از قبیل عملیات حرارتی و خشک کردن، به ویژه در فرآیندهای انتقال حرارت جابجایی در مایعات بسیار مهم هستند
ضریب انتشار حرارتی - - یک ماده غذایی بستگی به ترکیبات آن - از جمله مقدار آب - ، ساختار و درجه حرارت دارد . تغییر در دما و گاهی اوقات تغییر در ساختار روی ضریب انتشار موثر می باشد
تحقیقات دیگری نشان میدهد که ضریب هدایت حرارتی رابطه مستقیم با جرم حجمی ترکیبات داشته که آن هم ارتباط مستقیم با ساختمان شیمیایی ماده دارد. ضریب انتشار حرارتی را میتوان با دانستن مقادیر هدایت حرارتی، ظرفیت گرمای ویژه و جرم حجمی محصول به دست آورد، منتهی مجموع خطاهای آزمایشی ضرایب اندازهگیری شده باعث افزایش درصد خطای مقادیر ضریب انتشار حرارتی میگردد. ضریب انتشار حرارتی با اندازهگیری مستقیم آن با استفاده از یک محفظه استوانهای و به شیوه انتقال حرارت گذرا با درصد خطای کمتر توسط دیکرسون تعیین گردید
ضریب هدایت حرارتی توده مواد غذایی از هر یک از مواد غذایی به تنهایی پایین تر است. با مقایسه ضریب هدایت حرارتی توده ذرت و پسته با دانه های آنها این موضوع به خوبی اثبات می شود که دلیل پایین بودن ضریب هدایت حرارتی توده، وجود هوای بین دانه ها است
همچنین سینگ با استفاده از این روش ضریب انتشار حرارتی تعدادی از مواد غذایی را با درصد خطای کم به دست آورد . - Singh., 1982 - کوی و اکاس برای تعیین هدایت گرمایی و ضریب انتشار حرارتی به طور همزمان از یک منبع گرمایی خطی با ترموکوپل کمکی استفاده کردند
هدف از انجام این آزمایش تعیین ضریب هدایت حرارتی عدس در انتقال حرارت ناپایدار بر حسب تابعی از میزان رطوبت، دما و تخلخل است.
مواد و روشها
محصول را به سطح رطوبتی مورد نظر - با اضافه کردن رطوبت و یا با خشک کردن - میرسانیم. کابل RS232 مولتی متر را به رایانه متصل و برنامه آنرا - DMM - را باز و چک مینماییم. سپس منبع آن را بر روی ولتاژ 5 ولت و 850 میلی آمپر تنظیم می نماییم. محصول را در ستون دستگاه مورد آزمایش قرار می دهیم و همزمان با روشن نمودن منبع، بر روی دکمه استارت برنامه کلیک نماید.
مشخصات دستگاه : دستگاه مورد استفاده در این آزمایش دارای مقطع استوانه ای شکل، به ارتفاع کل ستون mm 83/2، ارتفاع داخلی ستون 71 mm، قطر داخلی 28/33 mm، مقاومت الکتریکی سیم حرارتی 30/ 37 /P،
قطر میله استیل 0/7 mmو دارای ترموکوپل نوع K است که در فاصله 0/8 mm از میله استیل با استفاده از چسپ به میله استیل چسپانده شده است . منبع حرارتی از نوع جریان مستقیم با خروجی 1/5 تا 12 ولت می-
باشد.
در این حالت تغییرات دمایی برای یک استوانه نسبتا بلند از معادله زیر تبعیت میکند
- œC - : Tتغییرات دمایی نمونه - s - :t زمان
- W/m - : Q توان حرارتی در واحد طول سیم حرارتی
- W/m.K - : k ضریب هدایت حرارتی
- m2/s - : ضریب نفوذ حرارتی
- m - : r شعاع از مرکز سیم حرارتی
مقدار توان حرارتی - Q - را می توان از رابطه - 3 - محاسبه نمود.
ضریب هدایت حرارتی را می توان از شیب منحنیT بر حسب Ln - t - که در آن S شیب منحنی در زمان t می باشد.
ضریب نفوذ حرارتی را نیز می توان که با داشتن عرض از مبدا نمودارT نمود.
