پایان نامه رایگان درباره فشار بخار آب

دانلود پایان نامه ارشد

رابطه ی نهایی برای پروفایل سرعت بصورت زیر خواهد بود:
(3-27)
عبارت حاصل برای ضخامت لایه ی مرزی به شکل زیر است:
(3-28)
ضریب انتقال حرارت را می توان از رابطه ی زیر یافت:
(3-29)
معادله ی بدون بعد برای ضریب انتقال حرارت عبارت است از :
(3-30)
عدد گراشف در سیستم های جریان جابجایی آزاد را می توان از نظر فیزیکی بصورت یک گروه بدون بعد که نمایانگر نسبت نیرو های شناوری به نیرو های لزجتی است، تعبیر کرد.این تعبیر مشابه با اصلی است که توسط رینولدز در سیستم های جابجایی اجباری بیان شد واولین متغییری است که بعنوان معیار برای گذر از جریا ن لایه مرزی آرام به درهم استفاده خواهد شد. متوسط ضریب انتقال حرارت جابجایی آزاد برای شرایط و موقعیت های گوناگون را می توان به صورت تابع زیر نمایش داد:
(3-31)

که پانویس f نشان می دهد خواص مربوط به گرو ههای بدون بعد در درجه ی حرارت لایه ی نازک ارزیابی شده اند:
(3-32)
برای شار حرارتی ثابت روی صفحه ی افقی وقتی که سطح گرم شده رو به بالا باشد داریم: [12]
(3-33)
و
(3-34)
برای وقتی که سطح گرم شده رو به پایین باشد داریم:
(3-35)
3-5-2انتقال حرارت با جابجایی اجباری:
رابطه ی اصلی کاربردی برای انتقال حرارت از طریق جابجایی بصورت زیر است

این رابطه به سرمایش نیوتن معروف است.
ضریب نرخ انتقال حرارت جابجایی ضریب پیچیده ای از محل قرارگیری لوله ها، قطر آنها و اعداد بی بعد مانند Re و Pr بستگی دارد. ضخامت لایه ی مرزی بر روی صفحه ی مسطح در جابجایی اجباری با رابطه ی زیر بیان می شود:
(3-36)
برای جریان درهم در لوله های صاف رابطه ی زیر را داریم:
(3-37)
4/0 برای گرمایش سیال و 3/0 برای سرمایش سیال است.
همچنین برای جریان بر روی استوانه ها و کره ها نشان داده شده که ضرائب انتقال حرارت در جریان عرضی با رابطه ی زیر بهتر بیان می شود:
(3-38)
این رابطه برای جریان درهم صادق نیست. و برای جریان سیال بر روی مجموعه ی لوله ها معادله ی زیر را می توان استفاده کرد:
(3-39)
که در آن تمام خواص بجز Prw و T∞ تعیین می شوند مقایر ثابت در جداول موجوداند.این معادله برای و کاربرد دارد.

3-6انتقال همزمان جرم و حرارت
انتقال جرم ممکن است همزمان با انتقال حرارت صورت گیرد. چنین پدیده ای یا بواسطه ی اختلاف دمای سیستمی که در آن انتقال جرم انجام می شود و محیط خارج پیش می آید و یا به علت جذب یا آزاد شدن حرارت در اثر انتقال یک سازنده از فازی به فاز دیگر نتیجه می گردد. در این موارد ، حرارت انتقال یافته به یک فاز نه فقط مربوط به هدایت ( یا جابجایی) حرارتی است که در نتیجه ی اختلاف دما که ممکن است حتی در غیاب انتقال جرم نیز وجود داشته باشد روی می دهد، بلکه شامل حرارت ملموس موجود در ماده ی نفوذی هم می باشد.
وضعیتی که در شکل زیر مشاهده می شود را در نظر میگیریم.

شکل (3-4)اثر انتقال جرم بر انتقال حرارت

در این حال سیلی که متشکل از دو سازنده ی A و B است از روی فاز دیگر در تحت شرایطی که منجر به انتقال جرم می شود عبور می کند. جرم کل منتقل شده با رابطه ی زیر بدست می آید:
(3-40)
بواسطه ی اختلاف دما ، یک شار حرارتی که بوسیله ی ضریب معمولی انتقال حرارت ( در غیاب انتقال جرم ) یعنی h توجیه می شود ، برقرار می گردد. اگر تئوری لایه ی فیلم را صادق بدانیم این شار حرارتی با عبارت داده خواهد شد.شار کل حرارتی qs که بسمت سطح مشترک انتقال می یابد بایستی شامل حرارت مملوسی که در نتیجه حرکت مواد بین دو دمای متفاوت منتقل می شود نیز باشد. پس،
(3-41)
پس از تنظیم و انتگرال گیری داریم:
(3-42)
در معادله ی بالا جمله ای را که در اختلاف دما ضرب شده است میتوان بعنوان ضریب انتقال حرارت تصحیح شده برای مواردی که انتقال جرم نیز وجود دارد تلقی کرد. اگر جهت انتقال جرم با انتقال حرارت یکسان باشد ، ضریب تصحیح شده بزرگتر از ضریب معمولی انتقال حرارت خواهد شد معادله ی بالا در مواردی که شار انتقال جرم زیاد است کاربرد دارد. کل حرارت آزاد شده در سطح مشترک ،qt ، شامل حرارت ناشی از عبور جرم از سطح مذکور نیز می شود. حرارت اخیر بر حسب شرایط ، ممکنست مربوط به حرارت نهان تبخیر ، حرارت انحلال و یا هر دو باشد. بنابر این
(3-43)
که λ حرارت آزاد شده به ازای هر مول است.در موارد دیگر وقتی جهت انتقال جرم در سیال مختلف با جهت انتقال حرارت در سیال مختلف با جهت انقال حرارت مملوس باشد ممکن است جرم نفوذی حرارت را از سطح مشترک، بمحض آزاد شدن آن ، به داخل سیال انتقال دهد که در این صورت حرارتی وارد فاز مجاور نخواهد شد.

فصل چهارم
خواص مهندسی غذاها

4-1خواص مهندسي غذاها
خشك كردن به جدا كردن آب يا مايعات ديگر از ماده ي جامد اشاره دارد تا زمانيكه رطوبت به مقدار قابل قبولي كاهش پيدا كند. خشك كردن شايد از قديمي ترين روش ها براي نگهداري غذاها مي باشد در تمدن هاي گذشته گوشت، ماهي، ميوه و سبزي جات را با تكنيك خشك كردن در برابر نور خورشيد نگهداري مي كردند غذاهاي خشك شده جزء غذاهاي اصلي گروه هاي زيادي از مردم در دوران هر دو جنگ جهاني بودند.امروزه خشك كردن فقط به خاطر نگهداري مواد غذايي نيست اما هميشه روشي براي افزايش مدت نگهداري غذاهاست. در ميان مواد غذايي توجه خاصي به خشك كردن ميوه ها و سبزي ها وجود دارد.و محصولاتي كه بدست مي آيد براي صبحانه، مصارف شيريني پزي، قنادي، محصولات لبنياتي، سوپ ها، پوره ها و چيز هاي ديگر استفاده مي شود. آبي كه در مدت خشك شدن خارج مي شود باعث ايجاد تغيير در ساختار مواد غذايي مي شود و بافت و مواد حسي مختلفي را از مواد تازه ايجاد مي كند. تحقيق در تغيير ساختاري ميوه ها به ما كمك مي كند كه در مدت زمان خشك شدن تغييرات حجم، تخلخل، دانسيته را كه بطور مستقيم بر روي ويژگي هاي بافتي و خصوصيات ميكروسكوپي ميوه ها وسبزي هاي خشك شده اثر مي گذارد را بررسي كنيم.
4-1-1خواص دمايي:
غذاهاي تازه در فرايندهاي صنعتي گرما و سرما دريافت مي كنند همچنين در طراحي عمليات فرايندي در انتقال حرارت بايد توجه خاصي به حساسيت دمايي غذاها داشته باشيم. خصوصيات دمایی غذاها به خصوصيات ترموديناميكي (آنتالپي وآنتروپي) و خصوصيات انتقال حرارت (نفوذ دمايي و هدايت دمايي) تقسيم ميشود. خصوصياتي مانند نقطه جوش، جرم، دانسيته، تخلخل و ويسكوزيته نقش مهمي در طراحي و محاسبه ي عمليات انتقال حرارت در فرايندهاي خشك كردن، كنسرو سازي، انبار سازي و توزيع غذا بازي مي كنند. گرما به سه روش تشعشع، جابجايي و هدايت انتقال پيدا ميكند.
در تشعشع انتقال حرارت توسط امواج الكتريكي (مانند مكروويو) صورت مي گيرد. در هدايت انتقال دما ناشي از نوسانات مولكولي است و انتقال حرارت به روش جابجايي بوسيله ي حركت توده ي مولكول و گرم شدن سيال اطراف آن كه شامل گاز ويا مايع است اتفاق مي افتد. هر سه نوع انتقال حرارت مي تواند به طور همزمان اتفاق بيفتد ولي بطور عمومي فقط يكي از پديده ها براي غذاها در سيستم هاي گرم كننده اتفاق مي افتد. در بسياري از فرايند ها، انتقال حرارت مربوط به عمليات نگهداري و فراوري مي باشد و گرما از ميان محصول عبور داده مي شود و گرما با جابجايي اجباري بين محصول و سيال در حال حركت انتقال پيدا مي كند. خصوصيات دمايي غذاها را مي توان با مكانيسم انتقال حرارت در واحد هاي عملياتي مختلف كه شامل گرم كردن و سرد كردن است مشخص كرد. گرماي مخصوص، ضريب هدايت دمايي، نفوذ دمايي، افزايش نقطه ي جوش را مي توان به صورت زير تعريف كرد.
4-1-2گرماي مخصوص:
مقدار گرماي مورد نياز براي افزايش دما در واحد حجم بوسيله ي يك درجه افزايش دما را گويند كه واحد آن در SI بصورت KG °K /KJ تعريف مي شود گرماي مخصوص در جامدات و مايعات به دما بستگي دارد بطور معمول حساسيت به فشار ندارد و متداول است كه در فشار ثابت استفاده شود. گرماي مخصوص با استفاده از تعاريف ترموديناميكي نسبت تغييرات آنتالپي به تغييرات دما در فشار ثابت تعريف مي شود.
فقط در گازها لازم است كه بين pCو vC تمايز قائل شويم Cp=(Δh/Δt)
فرض مي كنيم كه تغيير فاز نداشته باشيم و مقدار گرما Q كه اضافه مي شود در واحد حجم با افزايش دما از 1T به 2T با فرمول زير حساب مي شودکه
(4-1) )/ X 2T-1TQ =KA(

A: مساحت سطح و X:ضخامت و 1T :دماي سطح بيروني و 2T :دماي سطح دروني است.
K توانايي غذا براي انتقال حرارت را ارائه مي دهد و به دانسيته جرمي بستگي دارد.

4-1-3نفوذ دمايي(α):
واحدنفوذدماييدر SI بصورتS/ 2M تعريف مي شود كه سرعت نفوذ حرارت بوسيله ي هدايت از ميان تركيبات غذايي است و با K ،PC ،ρ متناسب است وازفرمول زيرتبعيت ميكند.
PC ρ/K=α
نفوذ دمايي با سرعت انتشار حرارت در سه بعد از ميان مواد تعيين مي شود كه به صورت سرعت تغييرات دمايي در حجم معيني از مواد غذايي بيان مي شود.معادله بالا نشان مي دهد كه α نسبت مستقيمي با K ونسبت عكس باρو PC دارد.در غذاهاي مايع در نقطه جوش، آب تبخير مي شود و تغيير فاز مي دهد و فشار بخار آب با فشار خارجي در حال تعادل است.
تغييرات دمايي در خواص و تعيين روش ها:
دقت و درستي در اندازه گيري، فاكتورهاي مهمي در تعيين تغييرات خواص دمايي هستند.در كاربرد هاي تجاري امروزه با استفاده از تكنيك هاي كامپيوتري دقت اندازه گيري براي محاسبات انتقال حرارت با خطاي 2-5% ميسر شده است كه خطاهاي پاييني را در شرايط مرزي ايجاد مي كند. چندين روش براي اندازه گيري گرماي مخصوص PC و ضريب هدايت دماييK از راه آزمايش وجود دارد. براي اندازه گيري PC مي توان از مخلوط چندين روش و بررسي گرماسنجي ديفرانسيلي (DSE) استفاده كنيم. از يك گرماسنج براي مشخص كردن گرماي مخصوص استفاده مي شود و PC از تغييرات دمايي تعيين مي شود در روش (DSE) نمونه در يك سلول مخصوص قرار داده مي شود بصورتيكه دما با سرعت ثابت افزايش پيدا مي كند گرماي مخصوص غذاها با استفاده از دما نگار حرارتي بدست مي آيد كه جريان حرارت را به صورت تابعي از زمان يا دما گزارش مي دهد. K را مي توان با استفاده از روش آزمايشگاهي و روشFITCH و روش خطي بدست مي آيد در روش FITCH يك صفحه از غذا مورد نظر مقداري گرما دريافت مي كند و گرما به يك دو شاخه مسي هدايت مي شود ضريب هدايت از دماي غذا بدست

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه رایگان درباره نیروهای خارجی، دینامیکی Next Entries پایان نامه رایگان درباره مواد غذایی