بررسی تجربی انتقال حرارت در فرایند حرارت دهی اُهمی در سیستم های دو فاز جامد-مایع

این تحقیق حرارت دهی اُهمی را به عنوان روشی نوین در سیستم های حرارت دهی در صنایع بیولوژیکی، غذایی و دارویی به خصوص در صنایع استرلیزه کردن مواد غذایی معرفی کرده است. کاربرد های صنعتی، مسیرهای تحقیقات آتی و جنبه های تجاری مختلف آن نیز بیان شده و مورد بحث قرار گرفته است.برای بررسی رفتار حرارت دهی اُهمی از محلول های هیدروکلوئیدی در سلول ایستا طی چندین مرحله استفاده شده است. ابتدا هدایت الکتریکی محلول های هیدروکلوئیدی نشاسته در غلظت های (4، 5/5، 6/33%) بررسی شد. مشخص شد که افزایش دما سبب زیاد شدن هدایت الکتریکی محلول به طور خطی با دما می شود. با افزایش غلظت ذرات جامد پراکنده در محلول هدایت الکتریکی با افزایش دما زیاد شد به طوری که در غلظت 4% کمترین و در 6/33% بیشترین هدایت الکتریکی را داشت. سپس به محلول کلرید سدیم (0/25-1%) اضافه شده تا تاثیر افزایش نمک بر هدایت الکتریکی بررسی شود. مشخص شد افزایش نمک در سیستم افزایش قابل ملاحظه ای بر هدایت الکتریکی دارد. برای بررسی اثر افزایش محتوای الکترولیتی بر پروفایل های دما-زمان و نرخ های حرارت دهی به محلول علاوه بر کلرید سدیم، اسید سیتریک نیز اضافه شد. پرفایل های دما-زمان برای محلول های کلوئیدی (4، 5/5، 8%) بدون محتوای الکترولیتی بررسی شد که مشخص شد با افزایش محتوای ذرات پراکنده درمحلول پروفایل ها با شیب بیشتر و زمان کمتری روند افزایشی دارند به طوری در غلظت 8% بیشترین شیب و کوتاهترین زمان برای رسیدن به دمای 80 درجه سانتیگراد را داشت. افزایش نمک به محلول تاثیر بالقوهای بر پرفایل های دما-زمان داشت به طوری که در محلول 3/3% همراه با 1% نمک تنها 253 ثانیه طول کشید تا به دمای 70 درجه سانتیگراد برسد و کوتاهترین زمان را برای افزایش دما از 20 تا 80 درجه سانتیگراد و بالاترین هدایت الکتریکی را داشت. تاثیر اسید بر پرفایل های دما-زمان نسبت به نمک بسیار ناچیز دیده شد.یکنواختی حرارت دهی برای تمامی محلول ها وجود داشت به طوری که دمای اندازه گیزی شده توسط ترموکپل ها در تمامی نقاط درون سلول تقریبا" یکسان دیده شد.تاثیر ولتاژ کاربردی (200،220،240،260،280،300) بر نرخ های حرارت دهی بررسی شد. افزایش ولتاژ کاربردی تاثیر عمده ای بر پرفایل های دما-زمان و هدایت الکتریکی داشت. بیشترین مقدار تراکم جریان و نرخ تولید انرژی در ولتاژ 300 مشاهده شد. در مرحله آخر از دو سلول اُهمی برای بررسی اثرات فیزیکی بر نرخ حرارت دهی استفاده شد. سلول اول در سه سطح مقطع 28/84، 23/76 و 13/85 سانتمتر مربع بررسی شد که در آن فاصله بین دو الکترود یکسان ولی سطح مقطع الکترودها متفاوت بود. در سلول دوم سطح مقطع الکترود ها یکسان و فاصله بین دو الکترود 5/59، 48/8 و27/7 سانتیمتر در نظر گرفته شد. در تغییر سطح مقطع الکترود ها تاثیر زیادی بر پرفایل های دما-زمان مشاهده نشد ولی با تغییر فاصله میان دو الکترود تاثیر زیادی بر نرخ های حرارت دهی مشاهد شد. همچنین با کاهش فاصله میان دو الکترود یکنواختی حرارت دهی بسیار زیاد مشاهده شد.گرادیان ولتاژ متاثر از فاصله تاثیر عمده ای بر نرخ های حرارت دهی داشت اما تاثیری بر هدایت الکتریکی نداشت. زمانی که گرادیان ولتاژ افزایش یافت پرفایل های دمایی با شیب بیشتری افزایش یافت.درپایان همه آزمایش ها مشخص شد که نرخ های حرارت دهی اُهمی به توزیع میدان الکتریکی وابسته بودند و یکنواختی حرارت دهی به غلظت جریان و شکل هندسه سیستم بستگی داشت.