تحلیل مکانیزم‌های انتقال‌حرارت در پخت نان‌های سنتی مسطح به‌منظور بهبود کیفیت نان و کاهش مصرف سوخت

با برآورد سهم مکانیزم‌های مختلف انتقال حرارت در پخت نان‌های مختلف می‌توان راهکارهایی برای بهبود کیفیت نان و کاهش مصرف انرژی ارائه نمود. در این مطالعه، با انجام آزمایش و اندازه‌گیری، روابط تحلیلی و محاسبات ریاضی، سهم مکانیزم‌های مختلف انتقال حرارت در پخت نان‌های مختلف سنتی مسطح دست‌پز (سنگک، بربری و تافتون) تعیین می‌شود و سپس با توجه به نتایج، برای تنورهای مربوطه برآورد بهینه‌سازی انجام می‌شود. این بهینه‌سازی شامل اصلاح هندسه تنور، کنترل سهم هوای اضافی، بهبود خواص ترموفیزیکی کف تنور و خواص تشعشعی دیواره‌ها و سقف تنور می‌شود. هدف از بهینه‌سازی در مطالعه حاضر ابتدا بهبود کیفیت نان )با کنترل پخت یکنواخت تمام قسمت‌های نان( و سپس کاهش مصرف انرژی )با کاهش زمان مناسب پخت نان( است. نتایج نشان داد که در نانوایی‌های سنگک و بربری سهم مکانیزم انتقال حرارت جابه‌جایی (طبیعی و اجباری)  در مقایسه با مکانیزم‌های هدایت و تشعشع حرارتی قابل صرف نظر است. نتایج بهینه‌سازی ضریب‌های نفوذ حرارتی و صدور دیواره‌های تنور نشان داد که می‌توان مصرف سوخت نانوایی‌های سنگک، بربری و تافتون را به ترتیب در حدود 26 درصد، 28 درصد و 8 درصد کاهش داد. همچنین در شرایط بهینه برای تمامی نانوایی‌ها، کاهش درصد هوای اضافی از مقادیر موجود تا 10 درصد منجر به کاهش بیش از 90 درصد از تلفات هوای اضافی شد.

Analysis of Different Heat Transfer Mechanisms Portions during Traditional Flatbreads Baking to Improve Quality of Breads and Reducing Fuel Consumption

Accurate cognition of the portions of different mechanisms of heat transfer during the baking process is important and it can introduce useful solutions to improve quality of bread and reduce energy (fuel) consumption of oven. In this study, by experimental measurements and mathematical equations, portions of different mechanisms of heat transfer during the baking process of traditional handbaking flatbreads are calculated. Then, based on results, optimization is carried out for ovens. The optimization includes modification of the geometry of the oven, control of excess air, and improvement of thermophysical and radiant properties of oven walls. The obtained results showed that in Sangak and Barbari bakeries portions of convection heat transfer mechanism (natural and forced convection) and volume radiation are negligible against conduction and surface radiation mechanisms. The results of thermal diffusivity and emissivity optimization illustrated that fuel consumption for Sangak, Barbari and Taftun bakeries can be reduced about 26%, 28%, and 8%, respectively. Also, in optimal conditions for all bakeries, the reduction of excess air from current values to 10% is leading to reduce of more than 90% of excess air losses.