شبیه‌سازی عددی شرایط عبور هوا در دو الگوی ورود هوای رایج و هشتی شکل در خشک‌کن شلتوک

در این مقاله بهینه‌سازی شرایط عبور هوا در خشک‌کن‌های مرسوم شلتوک با استفاده از روش دینامیک سیال جریان در دو الگوی رایج و الگوی هشتی شکل بررسی شد. آزمایشات با استفاده از یک خشک‌کن بستر خوابیده آزمایشگاهی با قابلیت تغییر الگوی جریان هوا در دمای 50 درجه سلسیوس برای خشک کردن شلتوک رقم هاشمی انجام شد. با استفاده از روش دینامیک سیال محاسباتی و به‌کارگیری نرم‌افزار فلوئنت، مدل‌سازی عددی تغییرات دما، سرعت جریان هوا و افت فشار در مقاطع مختلف خشک‌کن و توده متخلخل شلتوک بررسی و با داده‌های آزمایش مقایسه شد. همچنین اثر پارامترهایی از جمله زمان خشک شدن در حالت پایا و زمان‌های 20، 100، 1000، 1800، 3600 و 7200 ثانیه بر تغییرات دما هوا در توده شلتوک نیز در الگوهای رایج و هشتی نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با در نظر گرفتن دبی و دمای ثابت در ورودی محفظه خشک‌کن، سرعت جریان هوا در الگوی هشتی در تمامی قسمت‌ها بیشتر از الگوی رایج بود. در الگوی رایج سرعت هوا در مجاری هوا به‌صورت تقریباً یکنواخت از ورودی تا صفر در انتها کاهش می‌یافت در صورتی‌که در الگوی هشتی در ابتدا با شیب کمتری بوده و در انتها بیشتر می‌شد. همچنین در مقایسه دو حالت عبور هوا در الگوی رایج و هشتی شکل میزان افت فشار در حالت الگوی رایج حدود 10 درصد بیشتر از حالت کاربرد مجاری هشتی شکل بوده و تنها در انتهای سیستم به دلیل برخورد هوا به مانع دیواره انتهایی افت فشار در حالت هشتی اندکی بیشتر از حالت رایج بود. حالت هشتی شکل در کف مخزن خشک‌کن به دلیل عبور مقدار بیشتری جریان هوای داغ از درون خود عملکرد بهتری را در مقایسه با حالت رایج داشت. بهبود جریان هوا در شلتوک‌ها بیشتر مربوط به لایه‌ها و قسمت‌های میانی به پایین بود و در لایه‌ها بالایی تفاوت چندانی میان دو الگوی به‌کار رفته ملاحظه نشد. اعتبارسنجی داده‌های دما نشان داد که درصد اختلاف بین دمای اندازه‌گیری شده و دمای مدل در هر دو الگو، بین 4 تا 6 درصد بود که این اختلاف در الگوی هشتی شکل کمتر از الگوی رایج بود.

Numerical Simulation of Conventional and Porch Patterns for Air Inlet Channel in Paddy Dryer

<p > <strong >Introduction </strong > </p > <p >Long drying time and high energy consumption are the big problems in paddy drying using conventional batch type dryer. Besides, nonuniformity occurs in paddy rice dried and low milling quality. Paddy is over dried in lower layers and broken kernel chance increased in milling process. Using of a new pattern for warm air causes to better air passing through the paddy bulk and uniformity of drying. Computational fluid dynamics (CFD) is a good method for modeling of air passing in dryers in order to find better air condition in paddy drying process. The aim of this research was investigation on common and porch patterns applied for air entrance to paddy bulk in a dryer in order to optimize air channel conditions in a conventional paddy dryer. </p > <p > <strong >Materials and Methods </strong > </p > <p >In this study, optimization of air flow was investigated in a batch type paddy dryer using computational fluid dynamics (CFD). Two patterns as conventional and porch (reverse V type) patterns were applied for air entrance to paddy bulk in the dryer as conventional and porch (reverse V type) patterns. Experimental examination were done using a laboratory batch type dryer with chargeable air flow pattern in 50 °C for drying paddy <em >(TaromHashmei Var.) </em >. Numerical simulation of air velocity and pressure drop in porous media of paddy in the dryer was achieved by employing computational fluid dynamics method and Fluent software. Air velocity pattern and temperature changes in bulk of paddy were investigated in different time of solution including 20, 100, 1000, 1800, 3600 and 7200 seconds for both patterns. </p > <p > <strong >Results and Discussion </strong > </p > <p >Considering air flow and temperature as constant, the results showed the porch type pattern has better performance than the conventional pattern for air passing in the dryer. The velocity vortex was higher in all parts of the channel in the porch scheme. Air velocity uniformed decreased from beginning to end area in the conventional pattern, but in the porch type pattern, air velocity was more in the end of the duct than beginning area. Pressure drop was about 10 percent in the conventional pattern than porch pattern. At the end of the air channel, this variation inversed due to contact of the air with the end wall and pressure drop in this part of the chamber of porch scheme was higher than the conventional one. Improvement of air flow in paddy occurred in low and middle layers in the porch type pattern and there was no difference between two air passing patterns in top layers. Validation of modeling showed that temperature disturbance of the porch model was more uniform than the conventional model and difference between temperatures of model and experiments was about 2 to 3 °C. </p > <p > <strong >Conclusions </strong > </p > <p >The research concluded that using of the porch type pattern had better performance than the conventional pattern for air passing in the dryer but it is needs to more supplementary research to find the best height and angle in the paddy dryer. Porch type pattern causes to more speed and uniformity of air among of paddy than the conventional pattern. This improvement observed in low and middle layers of the paddy bulk. Validation of temperature data showed that the difference between experimental and modeled data was 4 to 6 percent and this difference was higher in the conventional pattern than the porch pattern. According to the results of this research, Porch pattern can be recommended to use in the conventional batch type dryer.     </p >