بخشی از مقاله
چکیده
محصولات کشاورزی زیادی دارای دانههای کروی شکل بوده که پس از برداشت در مخازن مختلف قرار داده شده و برای فرآوری از مخزن به سمت سایر تجهیزات جریان پیدا میکنند. به دلیل اهمیت پدیدههای مرتبط با حرکت دانهها در طراحی و استفاده بهینه از دستگاهها، شناسایی رفتار حرکتی آنها مورد توجه پژوهشگران صنایع میباشد. با توجه به مشکلات اجرایی روشهای مطالعه تجربی، استفاده از روش شبیهسازی به منظور کاهش هزینه طراحی و ساخت دستگاههای فرآوری در حال افزایش میباشد.
در این مطالعه جریان زیتون تلخ در یک مخزن به شکل مخروط ناقص، با سه قطر دهانه خروج 8، 9 و 10 سانتیمتر با استفاده از روش المان گسسته شبیه سازی گردید و تاثیر قطر دهانه خروج بر جریان این دانهها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از شبیهسازی نشان داد که با افزایش قطر دهانه خروجی از 8 به 9 و 10 سانتیمتر، زمان، 32/13 و 51/01 درصد کاهش، دبی حجمی به ترتیب به 1156/53 و - 1602/15 - افزایش و دبی جرمی به ترتیب 556/29 و - 770/63 - افزایش یافت.
مقدمه
درخت زیتون با نام علمی - Melia Azedarach L - از شاخه ملیاسه از خانواده بزرگ شال سنجد میباشد - حسین جم و همکاران، . - 1391 این درخت خزان دار در آسیا، اروپا، مناطق گرمسیری آفریقا و استرالیا پراکنده میباشد. زیتون تلخ دارای گلهای معطر ستارهای شکل و میوههای آن به رنگ طلایی متمایل به زرد میباشد
زیتون تلخ یکی از درختانی است که در استان کرمان برای توسعه فضای سبز کاشته شده است این درخت سالیانه میوههای زیادی تولید میکند که به دلیل غیر خوراکی بودن، بدون استفاده بر روی درخت باقی میماند
از مصارف دانههای زیتون تلخ میتوان به تولید سوخت بیودیزل اشاره کرد - غضنفری مقدم و همکاران، . - 1391 بررسی جریان، نحوه انباشت و رفتار دینامیکی مواد گرانولی اعم از صنعتی و کشاورزی در طی فرآیندهای صنعتی و تجارتی، از مواردی هستند که همواره مورد توجه محققان بوده است
مطالعه جریان مواد گرانولی در دستگاههای صنعتی ضمن مفید بودن در طراحی و بهینهسازی این دستگاهها در حمل، فرآوری، انتقال و ذخیره مواد، همچنین بهینه سازی مصرف انرژی، افزایش راندمان و حجم تولید میتواند از اتلاف وقت، هزینههای اضافی در طراحی، ساخت و نصب هزینههای تعمیر و نگهداری جلوگیری کند.
درک بهتر قوانین حاکم بر جریان مواد گرانولی به بهینه سازی سیلوها و و دستگاههای انتقال آن ها در فرآیندهای صنعتی کم میکند .
به دلیل اهمیت پدیدههای مرتبط با مواد دانهای، شناسایی رفتار آنها، شناخت فرایندها و همچنین عملکرد تجهیزات مرتبط با این نوع مواد مورد توجه صنایع مختلف میباشد و امروزه پژوهشگران با ابزارهای گوناگونی به مطالعه این قبیل مواد و فرایندهای مرتبط میپردازند. در میان تجهیزات صنعتی که با مواد دانهای در ارتباط هستند با توجه به پر هزینه بودن و مشکلات اجرایی روشهای مطالعه تجربی، استفاده از رویکردهای تئوری در تحلیل چنین مسائلی گریزناپذیر به نظر میرسد. از طرفی به علت تعداد زیاد ذرات و پیچیدگی محاسبات، روشهای تحلیلی چندان کارگشا نبوده و بکارگیری روشهای عددی ابزار جایگزین مناسبی برای این منظور محسوب میشوند. در این راستا، با استفاده از روش المان گسسته میتوان رفتار مواد دانهای را مدلسازی کرد
از آنجا که سیستمهای دانهایعموماً شامل تعداد زیادی از ذرات هستند امکان مدل سازی آنها بطور تحلیلی وجود ندارد. لذا امروزه مدلسازی بر پایه تئوریهای مکانیک مولکولی در اغلب شاخههای علوم و مهندسی از جمله مکانیک، معدن، شیمی، فیزیک، بیولوژی و نانوتکنولوژی مورد استفاده قرار میگیرد.×دینامیک مولکولی شکلی از شبیهسازی رایانهای است که در آن اتمها و مولکولها اجازه دارند برای یک بازه زمانی تحت قوانین شناخته شده فیزیک با هم برهم کنش کنند و طی آن چشم اندازی از حرکت اتمها فراهم میشود. هدف از انجام این پژوهش بررسی جریان زیتون تلخ در یک مخزن به شکل مخروط ناقص و بررسی تاثیر قطر دهانه خروجی مخزن بر روی جریان زیتون تلخ قبل از ساخت مخزن بود که برای رسیدن به این هدف از روش شبیهسازی المان گسسته استفاده گردید.
مواد و روشها
در این پژوهش حرکت خروج دانه درخت زیتون تلخ از یک مخزن مخروطی شکل مورد شبیهسازی قرار گرفت. دانههای این محصول به صورت کروی بوده و مشخصات این دانههای زیتون تلخ در جدول 1 آورده شدهاند
جدول .1 خصوصیات دانه زیتون تلخ
از مشخصات دانههای زیتون تلخ در بررسی حرکت و شبیهسازی جریان استفاده شد. مخزن در نظر گرفته شده برای بررسی جریان حرکت در شکل 1 نشان داده شده است. این مخزن به صورت مخروط ناقص، که قطر بالای مخزن 40 سانتی متر و ارتفاع مخزن 25 سانتیمتر بود. دهانه خروج مخزن با سه قطر 8، 9 و 10 سانتیمتر در نظر گرفته شد. سپس تاثیر دهانه خروجی مخزن بر روی جریان زیتون تلخ بررسی گردید. در مدلسازی جریان زیتون تلخ تعداد 3000 دانه زیتون تلخ در نظر گرفته شد.
شکل .1 مخزن شبیهسازی شده
مدل سازی
در مجموعهای متشکل از N دانه با ابعاد و خواص مشخص فیزیکی حرکت انتقالی و دورانی دانه i ام توسط معادلات تعادل نیرو و گشتاور به ترتیب به صورت معادله 1 و 2 بیان میشوند.
در معادله های بالا، نیرو و گشتاور وارد بر دانه iام به جرم و ممان اینرسی وارد میشوند.نیروها و گشتاورها توابعی از موقعیت وضعیت زاویهای سرعت خطی و سرعت زاویهای دانه هستند
