مدلسازی ریاضی فرآیند خشک کن انجمادی
Abstract
در این کار ابتدا مطالعه جامعی ر مفاهیم، شناخت، مکانیسم و کاربردهای خشک کن انجمادی شده است. سپس مدلهای ریاضی قبلی خشک کن انجمادی بررسی شدند. در بخش اصلی ابتدا برای مقایسه دفع رطوبت پیوندی در مرحله اولیه خشک کردن در شرایط حرارتی مختلف برای اشکال هندسی تیغه ای، استوانه ای و کروی شکل مدلسازی انجام شده است تا اهمیت شکل هندسی و نوع شرایط حرارتی بر مقدار دفع رطوبت پیوندی مشخص شود. در اینحالت نتیجه گرتفه شد که مقدار دفع رطوبت پیوندی به ترتیب در نمونه کروی استواته ای و تیغه ای شکل بیشتر است. در ادامه با مدلسازی در محیط خشک کن پارامترهای کلیدی و اثر شرایط عملیاتی در طراحی بر مبنای کاهش هزینه ها بررسی شدند. سپس با انجام مدلسازی دقیقتر در حالت ناپایا حل تحلیلی برای معادلات مدل انجام شد. در نهایت برای سیستم استوانه ای مدلساز ی انجام شد که با بکار بردن تغییر متغیرهای خاصی معادلات جدید با استفاده از روش crank-nicolson گسسته شدند. در تمام حالات از نرم افزار matlab برای نوشتن برنامه محاسبات استفاده اشده است. از مهمترین نتایج محاسبات به مواردی اشاره شده است که عبارتند از زمان خشک شدن ارتباط مستقمی با مربعی ضخامت جسم دارد. به دلیل کنترل شوندگی فرایند با انتقال جرم وارتباط معکوس ضریب انتقال جرم با فشار با افزایش فشار در محیط خشک کن زمان خشک شدن کمتر شده است. به دلیل افزایش جرم توسط نفوذ گرمایی یا اثر sorret زمان خشک شدن کمتر شده است. در محدوده های کم تغییر فاز زمان و خشک شدن کمتر ولی در محدوده های بیشتر بدلیل تجمع جرم و حرارت زمان خشک شدن بیشتر شدند در انتها پیشنهاداتی برای کارهای تحقیقاتی آینده ارایه شده است.