پایان نامه رایگان درباره رطوبت نسبی، دینامیکی، فشار بخار آب

دانلود پایان نامه ارشد

حائز اهميت است كه ميزان رطوبت پارچه و هوا يكسان نخواهد شد بلكه صرفاً شرايط تعادلي برقرار مي‌شود. در اين شرايط ترمومتر دوم دماي ثابتي را نشان خواهد داد كه اين دماي ثابت به نام درجه حرارت حباب مرطوب با به اختصار درجه حرارت مرطوب هوا خوانده مي‌شود. با توجه به توضيحات درجه حرارت مرطوب هوا همواره از درجه حرارت خشك آن كمتر خواهد بود و تنها در شرايطي كه هواي مورد نظر هواي اشباعي باشد به دليل آنكه تبخير رطوبتي نداريم، افت دمايي نيز نخواهيم داشت و اين دو فاكتور با هم مساوي خواهد شد.
2-4-5نقطه ي شبنم:
دمايي كه در آن در اثر چگالش بخار نخستين قطره ي مايع ظاهر مي شوددر اين دما، دماي حباب مرطوب با دماي حباب خشك برابر است.
2-4-6فعاليت آبي:
معيار وجود آب قابل دسترس براي واكنش هاي شيميايي و رشد ميكروبي است.پس از تامين انرژي حرارتي براي تبخير آب ماده ي غذايي بايد ديد چگونه آب از مركز ماده ي غذايي به سطح آمده و تبخير مي شود .هنگاميكه تبخير از سطح ماده صورت مي گيرد و حركت و انتقال آب از تمام نقاط ماده به سطح تبخير شروع مي شود زيرا غلظت آب در داخل بيش از سطح مي باشد و تا زمانيكه اين تغيير غلظت موجود باشد آب از داخل به خارج انتقال مي يابد.
2-4-7جذب ايزوترمي:
بطور كلي چند پارامتر را در درجه حرارت ثابت به يكديگر ربط دهيم اصطلاح ايزوترم به كار مي رود.
پديده ي جذب ايزوترم در واقع عبارت است از رابطه ي مستقيمي كه بين آب يك ماده با درصد رطوبت نسبي هوا و يا با فشار در بخار آب اطراف آن به مرحله ي تعادل رسيده باشد براي رسم نمودار ( منحني ) جذب ايزوترمي خواهيم داشت. اگر يك نمونه ماده ي غذايي خشك را در رطوبت هاي مختلف قرار دهيم و پس از اينكه آب ماده غذايي و رطوبت هوا متعادل شدند يعني به نقطه ي تعادل آبي رسيدند درصد آب آنرا با اضافه ي وزني كه پيدا كرده محاسبه كنيم بدين ترتيب وقتي چند نقطه در يك درجه ي حرارت ثابت بدست آمد منحني AI (Adsorption isotherm) بدست مي آيدحال اگر نمونه اي كه كاملا مرطوب شده بود (مثلا در 100% رطوبت هوا مرطوب شده باشد) در رطوبت كمتري قرار بدهيم يعني عكس عمل قبل را انجام دهيم درصد آب از دست رفته را مجددا با كمبود وزن آن را محاسبه مي كنيم منحنيDI (Desorption isotherm) حاصل مي شود ميبينيم كه دو منحني AI و DI براي ماده ي غذايي منطبق نمي باشند كه اين حالت بنام پديده ي هيستريسيس(Hysteresis) مي خوانند.
از منحني هاي AI و DI در مواد غذايي مختلف مي توان اينطور نتيجه گيري كرد كه سيستم جذب آب توسط يك ماده ي خشك با سيستم خشك شدن آن متفاوت است اين امر غير قابل برگشت بودن بافت ماده ي غذايي را نشان مي دهد لذا هر قدر اين منحني به هم نزديك تر باشند عمل خشك شدن بهتر بوده روشي كه اين دو منحني را خيلي به هم نزديك مي كنند يا بر هم منطبق مي سازد كه روش خشك كردن تصعيدي است.

شکل (2-1)منحنی های جذب ایزوترمی

2-4-8انواع آب در مواد غذايي:
منحني همدماي جذب به سه قسمت تقسيم مي شود.
ناحيه ي 1: اين نوع آب فقط به صورت يك لايه بر روي ذرات يا مولكولهاي مواد غذايي قرار گرفته و معمولا 5-10 % مي باشند اين لايه آب سخت به مولكولهاي پروتئني و يا به پلي مترهاي ديگر جذب شده و جدا كردن آن از مواد غذايي در شرايط عادي و خشك كن هاي معمولي بسيار مشكل است. اين آب شامل آب ساختاري ( آب داراي پيوند هيدروژني) آب تك لايه اي و آب هيدراسيون آب گريز است اين آب ها يخ نمي زنند و براي واكنش هاي شيميايي و نيز به عنوان نرم كننده (splasticizero) در دسترس نمي باشد
ناحيه ي 2: مولكول هاي آب در ناحيه ي 2 نسبت به ناحيه ي 1 پيوند ضعيف تري با ماده ي غذايي دارند و آنتالپي تبخير آنها فقط اندكي از آنتالپي تبخير آب خالص بيشتر است اين آب به عنوان حلال مواد حل شده ي داراي وزن مولكولي پايين و براي بعضي واكنش هاي بيوشيميايي در دسترس است اكثر مواد غذايي خشك شده 10-20% آب دارند.
ناحيه ي3: آبي است كه در منافذ مواد غذايي بوده و بر روي آن چند لايه بصورت آزاد قرار گرفته است اين نوع آب را به سادگي مي توان از مواد غذايي تازه خارج ساخت مواد غذايي نيمه خشك كه بين 20-40% آب دارند در اين دسته قرار مي گيرند معمولا درصد رطوبت نسبي كه با مقدار آب اين نوع غذاها به حال تعادل مي رسند بيش از 50% رطوبت نسبي است.
بطور کلی مقدار رطوبت را می توان به دو صورت بیان کرد.
رطوبت بر اساس ماده ی خشک: نسبت کیلوگرم رطوبت به کیلوگرم ماده خشک را گویند.
(2-1)
رطوبت بر اساس ماده ی تر: نسبت کیلوگرم رطوبت به کیلوگرم ماده ی تر را گویند.
(2-2)

2-5انواع رطوبت:
2-5-1-رطوبت اولیه: مقدار رطوبت ماده در ابتدای عمل خشک کردن است.
2-5-2-رطوبت ماکزیمم: مقدار رطوبت در زمانیکه تمام خلل وفرج ماده ی اشباع از رطوبت پر شود.
2-5-3-رطوبت سطحی: مقدار رطوبتی که به شکل لایه نازک روی سطح ماده را می پوشاند را رطوبت سطحی سطحی نامیده می شود این رطوبت به دلیل وجود نیروهای کشش سطحی روی سطح مایع ایجاد می شود.
2-5-4-رطوبت تعادلی: مقدار رطوبتی از جسم که در تعادل با بخار موجود در عامل خشک کننده است. این مقدار رطوبت، حداقل رطوبتی است که جسم می توان در عمل خشک شدن درشرایط معینی داشته باشد گاهی به این رطوبت ، رطوبت نمدار کمینه هم گفته می شود با x* نمایش می دهند. میزان رطوبت تعادلی به عوامل زیر بستگی دارد:

1-درجه ی حرارت هوا
2-میزان رطوبت نسبی
3-ماهیت، اندازه و سطح ویژه ی ماده
خشک کردن زمانی اتفاق می افتد که میزان رطوبت نمونه از رطوبت تعادلی بیشتر باشد.
2-5-5-رطوبت آزاد: به اختلاف رطوبت نمونه با رطوبت تعادلی گفته می شودو عمل خشک کردن تا زمانیکه رطوبت آزاد وجود دارد می تواند صورت گیرد.
(2-3)
به عبارت دیگر رطوبت آزاد ، بیشترین مقدار رطوبتی است که می توان از ماده ی جامد جدا کرد و به غلظت بخار گاز بستگی دارد و نیروی محرکه در برابر انتقال جرم است اگر خشک کردن کامل باشد X=0 می شود.
2-5-6-رطوبت چسبیده یا آب پیوندی: اگر میزان رطوبت ماده از رطوبت تعادلی آن در رطوبت نسبی 100%کمتر باشد این میزان رطوبت را اصطلاحأ رطوبت چسبیده گویند. همچنین موادی که دارای رطوبت چسبیده هستند hygroscopic نامیده می شوند. به عبارت دیگر اختلاف رطوبت بحرانی و تعادلی است.
(2-4)
و در صورت بزرگ بودن خلل و فرج هم آب آزاد داریم و هم آب پیوندی.
2-5-7-آب غیر پیوندی:
آب داخل منافذ جسم از نوع آب غیرپیوندی است این رطوبت به یکی از دو شکل زیر موجود است.
1-حالت بندی:
حالتی که در آن بصورت پیوسته تخلخل مواد را پر کرده است.

2-حالت آونگی:
حالتی که در آن حباب های هوا بصورت پراکنده در تخلخل های مواد وجود دارند. در حالت های بندی حرکت مایع به طرف سطح خارج ماده از طریق اثر موینگی انجام می گیرد و وقتی آب به سمت خارج حرکت می کند پیوسته مایع در سوراخ های ماده به هم خورده و هوا به داخل این سوراخ ها مکیده می شود و حالت آونگی را پدید می آورد که در این حالت جریان رطوبت تنها به صورت موضعی امکان پذیر است.
2-5-8-رطوبت نمودار بیشینه:
این پارامتر رطوبت تعادلی ماده در حالتی است که رطوبت محیط اطراف ماده اشباع باشد.
2-5-9-رطوبت بحرانی:
این پارامتر شاخصی است برای تغییر از مرحله ی خشک شدن با شدت ثابت به مرحله ی خشک شدن یا شدت نزولی.
2-5-10-رطوبت نهایی:
رطوبت موجود در محصول را گویند و با x2 نمایش داده می شود

شکل (2-2)مقایسه ی گرافیکی انواع رطوبت
اگر مقدار رطوبت جسم از مقدار تعادلی آن در تماس با گاز خشک کننده بیشتر باشد این جسم اینقدر آب از دست می دهد تا به رطوبت تعادلی برسد و اگر مقدار رطوبت جسم کمتر از رطوبت تعادلی در تماس با گاز باشد عکس این عمل اتفاق می افتد (جذب رطوبت ) مقدار رطوبت تعادلی مواد بصورت گسترده ای با رطوبت نسبی تغییر می کند این تغییرات برای بعضی از مواد در شکل زیر موجود است.

شکل (2-3)میزان رطوبت تعادلی بعضی جامدات در دمای 25
میزان رطوبت تعادلی بعضی جامدات در دمای 25 درجه در نمودار (3-2) نشان داده شده است. رطوبت تعادلی با افزایش دما کاهش می یابد اگر منحنی تعادلی بالا را ادامه دهیم تا محور رطوبت 100% را قطع کند مقدار رطوبت خوانده شده بیانگر رطوبت پیوندی است همچنین اختلاف بین رطوبت غیرپیوندی و رطوبت پیوندی تنها به ماهیت جسم بستگی دارد (ساختمان جسم ،اندازه ، میزان خلل و فرج و…..) ولی اختلاف بین رطوبت آزاد و رطوبت تعادلی به شرایط خشک کردن بستگی دارد.
2-6پارامترهای موثر در طراحی خشک کن ها:
2-6-1مشخصات مواد:
شکل فیزیکی و خواص فیزیکی و نوع حفره های ماده در انتخاب خشک کن موثر است مواد بر اساس رفتارشان در خشک شدن به صورت های زیر تقسیم بندی می شود.
الف-موادی که بدنه لرزان دارند مانند ژلهای ارتجاعی این مواد در حین خشک شدن تغییر اندازه می دهند ولی خاصیت ارتجاعی خود را حفظ می کنند مانند ژلاتین و صابون.
ب-موادی که دارای بدنه ی متخلخل با منافذ مویین هستند و ترد شکننده اند و مقدار کمی آب می روند و پس از خشک شدن به راحتی خرد می شوند مانند زغال و شن.
ج-موادی که دارای بدنه ی لرزان و منافذ مویین هستند که دارای خواص هر دو دسته بالا را دارا هستند.دیواره منافذ آنها ارتجاعی بوده و وقتی به آنها رطوبت بدهیم متورم می شوند مانند چوب زغال سنگ چرم.
از طرف دیگر جامدات از نوع دانه ای ،مواد گلی ، دوغابها، جامدات متخلخل و جامدات خمیری شکل هستند. شکل فیزیکی این مواد در انتخاب نوع خشک کن موثر است.
2-6-2-خواص ترمودینامیکی هوا:
نفوذپذیری ،رطوبت نسبی ، رطوبت مطلق Cp،TG،TW، برای هوا باید معلوم باشد هوا با مرور زمان و با عبور از روی مواد دارای رطوبت بیشتر و دمای کمتری خواهد شد یعنی بطور کلی شرایط ترمودینامیکی آن تغییر می کند.
2-6-3-وضعیت آب درون ماده:
نوع آب به درون ماده به شعاع خلل و فرج بستگی دارد.
الف-micro pore: اگر خلل و فرج ریز باشد، تنها یک لایه آب درون ماده داریم که رطوبت آن بسیار کم است و رطوبت تعادلی کمتر از 2/0 ابجاد می کند. به این خلل و فرج ها در این حالت micro pore گویند و شعاع این خلل و فرج کمتر از 2nm است.

2-6-4نحوه ی حرارت دهی به ماده:
1-خشک کردن از طریق جابجایی: حرارت محسوس محیط گازی از طریق انتقال حرارت جابجایی به سطح ماده ی تر داده می شود عامل خشک کننده (هوا ) از روی ماده ی تر از درون آن عبور داده می شود تا رطوبت ماده را تبخیر کرده و از ماده دور سازد.
هوای گرم و مرطوبی که برای خشک کردن استفاده می شود بصورت زیر طبقه بندی می شود:

الف: مشخصاتي كه به رطوبت هوا مربوطند عبارتند از:
1ـ فشار بخار آب (VP)
2ـ رطوبت نسبي (HR)
3ـ رطوبت مطلق (W)
ب: مشخصاتي كه به درجه حرارت هواي گرم و مرطوب مربوط مي‌شوند.
1ـ درجه حرارت خشك هوا ( dpT )
2ـ درجه حرارت مرطوب هوا (wbT)
3ـ نقطه شبنم (dpT)
ج: دو مشخصه باقيمانده خصوصيات ترموديناميكي هواست.
1ـ حجم مخصوص
2ـ آنتالپي يا انرژي حرارتي هواي گرم و مرطوب
2-خشک کردن تماسی:
در این روش انتقال حرارت لازم از طریق هدایت از یک سطح داغ ( نواری ، صفحه ای ، استوانه ای یا دیواره خشک کن ) تأمین می شود.
3-خشک کردن تشعشعی :
انرژی لازم جهت تبخیر و رطوبت از طریق تشعشع الکترومغناطیس در باند طول موج

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه رایگان درباره فشار بخار آب، مواد غذایی، نمونه برداری Next Entries پایان نامه رایگان درباره نیروی کشش، دو قطبی