مدل سازی دوبعدی اجزای محدود خشک‌کردن نخود فرنگی در خشک‌کن ترکیبی مادون‌قرمز-هوای گرم

در این مقاله، شبیه‌سازی فرآیند خشک‌‌شدن نخودفرنگی در خشک‌کن مادون قرمز هوای گرم با استفاده از روش اجزای محدود دو بعدی انجام شد. برای این منظور، معادله حاکم بر انتقال جرم و شرایط اولیه و مرزی آن استخراج شد. به کمک روش اجزای محدود با رویکرد گلرکین، دستگاهی از معادلات دیفرانسیل مرتبه اول بدست آمد. جهت شبیه‌سازی فرآیند خشک‌‌شدن و حل دستگاه معادلات، یک کد کامپیوتری در نرم‌افزار متلب تدوین شد. شبیه‌سازی در چهار سطح شدت تابش با مقادیر صفر، 2000، 4000 و 6000 وات بر متر مربع، سه سطح دمای 30، 40 و 50 درجه سلسیوس و سه سطح سرعت 0.5، 1.0 و 1.5 متر بر ثانیه انجام شد. در نهایت به منظور اعتبارسنجی مدل ارائه شده، نتایج این مدل‌سازی با نتایج حاصل از خشک‌کن آزمایشگاهی مادون قرمز هوای گرم، مقایسه گردید. حداقل، حداکثر و متوسط میانگین خطای نسبی داده‌های اندازه‌گیری شده و پیش‌بینی شده با مدل‌سازی به روش اجزای محدود دوبعدی، به ترتیب %2.21، %3.77 و%2.50 می‌باشند. این روش دارای دقت مناسب و کارآیی بالا در پیش‌بینی تغییرات رطوبت محصول، طی فرآیند خشک‌کردن دانه نخودفرنگی، می‌باشد و اطلاعات بیشتری را در مورد انتقال رطوبت، بدون انجام آزمایش می‌دهد که می‌تواند جهت طراحی خشک‌کن‌ها مفید باشد.

Twodimensional Finite Element Modelling of Green Peas Drying in a Hot AirInfrared Dryer

In this paper, the simulation of green peas drying process in a hot airInfrared dryer was carried out using two dimensional finite element method. For this purpose, the mass transfer governing equation with initial and boundary conditions were derived. The system of first order differential equations were developed by using finite element method with Galerkin approach. To simulate drying process and solve the differential equations, a Matlab program code was developed. The drying simulation process was performed with combinations of four infrared power densities (0, 2000, 4000, and 6000 W.m2), three levels of drying air temperatures (30, 40, and 50 ℃) and three levels of drying air flow rate (0.5, 1.0, and 1.5 m.s1). Finally, in order to validate the developed model, the simulation results were compared with experimental data resulted by a hot airInfrared dryer. The minimum, maximum and average relative errors between experimental and predicted data by finite element method simulation were 2.21%, 3.77%, and 2.50%, respectively. The model has reasonable accuracy and high efficiency for predicting the moisture content variation of green peas during drying process and can provide more information on the moisture transfer without running any experiments, so that it can be useful for designing dryers.