ارزیابی عملکرد حرارتی نانوسیالات در مبدل حرارتی پوسته و لوله برای پاستوریزاسیون آب هندوانه

پایان نامه
چکیده

استفاده از نانوسیالات به عنوان محیط حرارتی در مبدل های صنایع غذایی برای پاستوریزاسیون و استریلیزاسیون محصولات لبنی، آب میوه و سبزیجات، فرمولاسیون ها، سیستم های مدل و... به دلیل ویژگی های حرارتی منحصر به فرد و به ویژه هدایت حرارتی بالای آن ها جایگزین بسیار مناسبی برای سیالات حرارتی متداول مانند آب و بخار آب به شمار می آید. معمولا در صنعت آب میوه پاستوریزاسیون حرارتی به دلیل زمان طولانی فرآیند علاوه بر افزایش مصرف انرژی با تخریب مواد مغذی، رنگ و... محصول همراه است. هدف کلی از این پژوهش بررسی عملکرد حرارتی نانوسیال آب/3o2al در غلظت های 0، 2 و 4 درصد در پاستوریزاسیون آب هندوانه تحت شرایط 75، 80 و 85 درجه سانتی گراد به مدت 15، 30 و 45 ثانیه و نیز تعیین اثرات آن بر مباحث مهندسی انتقال حرارت و مصرف انرژی فرآیند و هم چنین ویژگی-های فیزیکوشیمیایی محصول می باشد. طبق نتایج ویسکوزیته و دانسیته نانوسیال، بالاتر از سیال پایه بود. اما به طور کلی، ویسکوزیته با افزایش دما کاهش می یابد. هم چنین گرمای ویژه نانوسیال کمتر از سیال پایه بود و با افزایش غلظت کاهش یافت. از سوی دیگر، افزایش دما باعث افزایش ناچیزی در گرمای ویژه نانوسیال شد. ضریب کلی انتقال حرارت نانوسیال آب/3o2al 1، 2 و 4 درصد به ترتیب 5، 8 و 13 درصد افزایش یافت. این امر به دلیل هدایت حرارتی بالای نانوسیال می باشد. به طوری که برای غلظت های 2 و 4 درصد، هدایت حرارتی در مقایسه با سیال پایه به ترتیب 6/3 و 3/7 درصد افزایش یافت. هم چنین با افزایش دما از c°27 (دمای محیط) تا c°77 (دمای فرآوری) هدایت حرارتی نانوسیال های 2 و 4 درصد، به ترتیب 7/5 و 6 درصد افزایش یافت. لذا افزودن نانوذرات به سیال پایه آب اثربخشی مبدل حرارتی را تا 43 درصد افزایش می دهد. بدین ترتیب زمان فرآیند برای غلظت های 2 و 4 درصد به ترتیب 88/24 و 63/51 درصد کاهش یافت. کاهش زمان عملیات حرارتی علاوه بر بحث های کیفی مواد، به لحاظ انرژی نیز حائز اهمیت می باشد. به طور کلی در این فرآیند برای پاستوریزاسیون هندوانه با آب، نانوسیال آب/3o2al 2 و 4 درصد به ترتیب 055/1، 795/0 و 545/0 کیلووات انرژی مصرف شد. میزان مصرف انرژی با نانوسیال آب/ 3o2al 2 و 4 درصد نسبت به آب به ترتیب 64/24 و 34/48 درصد کاهش نشان داد. هم چنین تجزیه و تحلیل تغییرات فیزیکوشیمیایی محصول نشان داد که میزان حفظ لیکوپن و ویتامین ث در آب هندوانه با افزایش غلظت نانوسیال افزایش اما با افزایش دما و زمان فرآیند کاهش می یابد.

منابع مشابه

طراحی و مطالعه عملکرد حراتی یک مبدل حرارتی لوله گرمائی

متن کامل

بررسی رفتار انتقال حرارت نانوسیالات نیوتنی در مبدل حرارتی پوسته و لوله

در تحقیق آزمایشگاهی حاضر رفتار انتقال حارت نانوسیالات آب/اکسید آلومینیوم و آب/دی اکسید تیتانیوم در مبدل حرارتی پوسته و لوله برای طیف وسیعی از غلظت حجمی ذرات ودبی نانوسیال مورد بررسی قرار گرفته است. ضریب کلی انتقال حرارت، نتایج بیانگر بهبو شاخص های حرارتی با افزودن نانو ذرات به سیال پایه می باشد. برای هر دو نانو سیال غلظت حجم بهینه ای وجود دارد که بیشترین افزایش انتقال حرارت نسبت به آب در آن مشا...

15 صفحه اول

تأثیر کلاف درون لوله‌ای بر عملکرد حرارتی مبدل حرارتی خودرو

در این تحقیق، مطالعه‌ای آزمایشگاهی برای بررسی اثر کلاف درون لوله‌ای (ک.د.ل.) بر عملکرد مبدل حرارتی خودروی پژو 405 اجرا شده است. برای این منظور از دستگاهی آزمایشگاهی برای شبیه‌سازی سامانه خنک‌کاری خودرو و بررسی تأثیر ک.د.ل. بر عملکرد حرارتی مبدل استفاده شده است. از نوعی ک.د.ل. به شکل سیم نازک فولادی موج مانند، درون لوله مبدل حرارتی برای افزاینده نرخ انتقال حرارت استفاده می‌شود. نتایج نشان می‌دهن...

متن کامل

بررسی افزایش نرخ انتقال حرارت سمت پوسته در مبدل حرارتی پوسته و لوله حاوی نانوسیال آب/ آلومینا با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

در پژوهش حاضر به شبیه‌سازی سه‌بعدی یک مبدل‌حرارتی پوسته و لوله تحت جریان آشفته با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی پرداخته شده است. سیال سمت پوسته ابتدا آب خالص و در مرحله بعد نانوسیال آب/ آلومینا در نظر گرفته شد. سپس عملکرد مبدل حرارتی، در دو حالت با یکدیگر مقایسه گردید. در هر مبدل حدودا 1100000 سلول وجود دارد. برای شبیه‌سازی رفتار حرارتی و رئولوژیکی نانوسیال مذکور از زبان برنامه نویسی C در ...

متن کامل

شبیه‌سازی عددی انتقال حرارت و افت فشار در مبدل حرارتی پوسته و لوله با دستۀ لولۀ بیضوی

Shell and tube heat exchanger, singular baffles have been stimulated by means of the computational fluid dynamic technique and Fluent software. Several elliptical cross sections for the tubes are examined. So each model drawn by using Gambit software. In stimulating, 3D meshes is used for irregular Couper and tetrahedral networks. Also the performance of each of two shell and tube exchanger is ...

متن کامل

تأثیر کلاف درون لوله ای بر عملکرد حرارتی مبدل حرارتی خودرو

در این تحقیق، مطالعه ای آزمایشگاهی برای بررسی اثر کلاف درون لوله ای (ک.د.ل.) بر عملکرد مبدل حرارتی خودروی پژو 405 اجرا شده است. برای این منظور از دستگاهی آزمایشگاهی برای شبیه سازی سامانه خنک کاری خودرو و بررسی تأثیر ک.د.ل. بر عملکرد حرارتی مبدل استفاده شده است. از نوعی ک.د.ل. به شکل سیم نازک فولادی موج مانند، درون لوله مبدل حرارتی برای افزاینده نرخ انتقال حرارت استفاده می شود. نتایج نشان می دهن...

متن کامل

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


نوع سند: پایان نامه

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان - دانشکده علوم کشاورزی

کلمات کلیدی

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023