مطالعه جریان در تبخیرکننده صفحه‌ای تغذیه پیشرو با استفاده از مدل‌سازی دینامیک سیال

Abstract

تغلیظ موجب کاهش درصد آب موجود در مواد غذایی مایع و افزایش عمر مفید آن‌ها می‌شود. تغلیظ به روش‌های مختلف به کمک تبخیرکننده‌ها انجام می‌شود. برای کنترل فرایند تبخیر، مطالعه و شبیه‌سازی رفتار دینامیکی تبخیرکننده­ها، قبل از طراحی و ساخت آن­ها، ضروری است. در این تحقیق فرایند تغلیظ آب انار از 18 به 50 درصد، به‌صورت یک مدل دو فاز مخلوط در یک تبخیرکننده صفحه‌ای جریان اجباری تغذیه پیشرو، با استفاده از نرم­افزار فلوئنت، شبیه‌سازی شده است. بر اساس نتایج به­­دست آمده، مکش در ستون تبخیر توسعه می‌یابد و تنها در ابتدای مسیر، از ورودی تا فاصلۀ حدود 20 سانتی‌متری از ورودی، مقداری افت فشار وجود دارد. روند تغییر دما نشانگر افزایش دما در ستون تغلیظ است، که در ابتدا با شدت زیاد و با ادامه یافتن فرایند، با شدت کمتری رخ می‌دهد. با ادامۀ جریان بخار به­­سمت خروجی، مقدار متوسط سرعت افزایش می‌یابد. بررسی تغییرات شعاعی اندازه سرعت نشان­دهنده حداکثر سرعت در وسط محیط جریان و کاهش تدریجی آن تا مرزهای جداره واحد تغلیظ است. در ستون تغلیظ، جزء حجمی آب انار به­تدریج کاهش اما جزء حجمی بخار افزایش می‌یابد. نتایج حاصل از این مدل‌سازی قابل تعمیم برای محصولات مایع دیگر نیز هست، اما ضرورت دارد ویژگی­های حرارتی- فیزیکی مایع مورد نظر را در سطوح مختلف غلظت برای نرم‌افزار تعریف کرد.