بررسی تاثیر باد کرونا بر انتقال جرم و مصرف انرژی در فرآیند خشک‌کردن جسم مرطوب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 دانشکده فنی و مهندسی شرق گیلان، دانشگاه گیلان، رودسر، ایران

چکیده

در مقاله حاضر، خشک کردن یک جسم مرطوب در حضور و بدون حضور میدان الکتریکی به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای حل معادلات میدان‌های الکتریکی، جریان، دما و غلظت در فاز سیال و همچنین میدان‌های دما و رطوبت در جسم مرطوب از روش حجم محدود استفاده شده است. در این مطالعه، تأثیر پارامترهای مؤثر از قبیل ولتاژ اعمالی و آرایش الکترود تزریق کننده بر نرخ خشک کردن و همچنین مصرف انرژی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که در حضور میدان الکتریکی، با افزایش ولتاژ اعمالی از 18 کیلو ولت به 24 کیلو ولت رطوبت خروجی از جسم متختخل 78/3برابر و توان مصرفی پدیده الکتروهیدرودینامیک 96/7 برابر افزایش می‌یابد. همچنین مشاهده شده که نرخ خشک کردن با کاهش فاصله بین الکترود تزریق کننده و جمع کننده افزایش می‌یابد. مطابق نتایج عددی، افزایش انتقال جرم معمولاً با افزایش مصرف انرژی همراه می‌باشد؛ بنابراین مصرف انرژی ویژه به عنوان معیار نهایی مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. قابل مشاهده می‌باشد که مقدار مصرف انرژی ویژه فرآیند خشک کردن با تغییر آرایش الکترود تزریق کننده به‌طور چشمگیری تحت تأثیر قرار گرفته است. در پایان نیز یک آرایش بهینه به عنوان آرایش مقرون به صرفه معرفی شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Analysis of Corona Wind Effect on Mass Transfer and Energy Consumption in Drying of Moist Object

نویسندگان [English]

  • F. Dolati 1
  • N. Amanifard 1
  • H. Mohaddes Deylami 2
  • Kh. Yazdani 1
1 Department of Mechanical Engineering, University of Guilan, Rasht, Iran
2 2Faculty of Technology and Engineering, East of Guilan, University of Guilan, Rudsar, Iran
چکیده [English]

In this paper, drying of the moist object is numerically investigated in the forced convection with and without the electric field. Finite volume method is used to solve governing equations of electric, flow, temperature, and the concentration fields in flow phase, as well as the temperature and the moisture fields in the moist object. In this study, the effect of applied voltage and the arrangement of the emitting electrode are evaluated. The results indicated that in presence of electric field, the increment of the applied voltage for 18 kV to 24 kV, the mass transfer from porous object 3.78 times and power consumption 7.96 times are increased. It is also found that the drying rate is increased by decreasing the distance between the emitting and collecting electrodes. According to numerical results, the mass transfer enhancement is usually accompanied by penalty of electric energy consumption. Therefore, the specific energy consumption has been evaluated as final criterion. It is shown that the specific energy consumption of the electrohydrodynamic drying process has been remarkably affected by the changing of the emitter arrangements. Finally, an optimum arrangement has been introduced as the affordable arrangement.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mass Transfer
  • Corona wind
  • Porous object
  • Specific energy consumption

مراجع

[1] T. Bajgai, F. Hashinaga, High electric field drying of Japanese radish, Drying Technology, 19(9) (2001) 2291- 2302.
[2] M. Molki, P. Damronglerd, Electrohydrodynamic enhancement of heat transfer for developing air flow in square ducts, Heat Transfer Engineering, 27(1) (2006) 35-45.
[3] S. Ayuttaya, C. Chaktranond, P. Rattanadecho, M. Transfer, Numerical analysis of electric force influence on heat transfer in a channel flow (theory based on saturated porous medium approach), International Journal of Heat and Mass Transfer, 64 (2013) 361-374.
[4] H.M. Deylami, N. Amanifard, F. Dolati, R. Kouhikamali, K. Mostajiri, Numerical investigation of using various electrode arrangements for amplifying the EHD enhanced heat transfer in a smooth channel, Journal of Electrostatics, 71(4) (2013) 656-665.
[5] G. Heidarinejad, R. Babaei, Numerical investigation of electro hydrodynamics (EHD) enhanced water evaporation using Large Eddy Simulation turbulent model, Journal of Electrostatics, 77 (2015) 76-87.
[6] M. Peng, T. Wang, X.Wang, M. Transfer, Effect of longitudinal electrode arrangement on EHD-induced heat transfer enhancement in a rectangular channel, International Journal of Heat and Mass Transfer, 93 (2016) 1072-1081.
[7] Y. Chen, N. Barthakur, N. Arnold, Electrohydrodynamic (EHD) drying of potato slabs, Journal of Food Engineering, 23(1) (1994) 107-119.
[8] N. Amanifard, A. Haghi, A numerical study on drying of porous media, Korean Journal of Chemical Engineering, 25(2) (2008) 191.
[9] M.J. Dalvand, S.S. Mohtasebi, S. Rafiee, Effect of needle number on drying rate of kiwi fruit in EHD drying process, Agricultural Sciences, 4(01) (2013).
[10] S.T. Dinani, M. Havet, Products, Effect of voltage and air flow velocity of combined convectiveelectrohydrodynamic drying system on the physical properties of mushroom slices, Industrial Crops and Products, 70 (2015) 417-426.
[11] A. Martynenko, W. Zheng, Electrohydrodynamic drying of apple slices: Energy and quality aspects, Journal of Food Engineering, 168 (2016) 215-222.
[12] M. Yang, C. Ding, Electrohydrodynamic (EHD) drying of the Chinese wolfberry fruits, SpringerPlus, 5(1) (2016) 909.
[13] F. Dolati, N. Amanifard, H. Mohaddes Daylami, Kh. Yazdani, Numerical analysis of the electric field effect on mass transfer through a moist object, Modares Mechanical Engineering, 17(1) (2017) 383-393.
[14] A. Castellanos, A. Ramos, A. Gonzalez, N.G. Green, H. Morgan, Electrohydrodynamics and dielectrophoresis in microsystems: scaling laws, Journal of Physics D: Applied Physics, 36(20) (2003) 2584.
[15] K. Adamiak, P. Atten, Simulation of corona discharge in point–plane configuration, Journal of electrostatics, 61(2) (2004) 85-98.
[16] J. Zhang, F. Lai, Effect of emitting electrode number on the performance of EHD gas pump in a rectangular channel, Journal of Electrostatics, 69(6) (2011) 486-493.
[17] M. Huang, F. Lai, Numerical study of EHD-enhanced forced convection using two-way coupling, Journal of Heat Transfer, 125(4) (2003) 760-764.
[18] J.H. Davidson, E. Shaughnessy, Turbulence generation by electric body forces, Experiments in fluids, 4(1) (1986) 17-26.
[19] K. Murugesan, H. Suresh, K. Seetharamu, P.A. Narayana, T. Sundararajan, M. Transfer, A theoretical model of brick drying as a conjugate problem, International Journal of Heat and Mass Transfer, 44(21) (2001) 4075-4086.
[20] A. Martynenko, T. Kudra, technology, Electricallyinduced transport phenomena in EHD drying–A review, Trends in food science & technology, 54 (2016) 63-73.
[21] N. Oussalah, Y. Zebboudj, Finite-element analysis of positive and negative corona discharge in wire-to-plane system, The European Physical Journal-Applied Physics, 34(3) (2006) 215-223.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 51، شماره 2
خرداد و تیر 1398
صفحه 281-296

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار