مدل سازی ترمودینامیکی خشک شدن یک ماده منفرد در شرایط محیطی ثابت

در این مقاله فرایند خشک شدن یک ماده منفرد در هوا از منظر ترمودینامیکی مورد بررسی قرار گرفته است. مدل ترمودینامیکی پیشنهادی توسط داده های تجربی حاصل از خشک کردن نمونه های کوچک سیب زمینی کروی و برگ سبز چای مورد بررسی و اعتبار سنجی قرار گرفت. نمونه های کروی سیب زمینی به قطر 2 سانتی متر در سه دمای 40، 50 و °C60 و همچنین برگ های سبز چای در سه دمای 35، 45 و °C55 در داخل یک خشک کن آزمایشگاهی خشک شدند. مدل پیشنهادی با برقراری موازنه های جرم، انرژی و آنتروپی، تغییرات دما و رطوبت نمونه ها و همچنین مقادیر آنتروپی تولیدی و اکسرژی را در حین خشک شدن پیش بینی می کند. نتایج نشان می دهند که تغییرات سرعت هوا تاثیر کمی بر نرخ خشک شدن مواد دارد. دمای سطح نمونه ها در ابتدا سریعا افزایش یافته سپس به تدریج تا انتهای فرایند خشک شدن به دمای گاز می رسد. آنتروپی تولیدی نیز ابتدا به سرعت افزایش یافته و سپس با خشک شدن ماده سیر نزولی پیدا می کند. همچنین اکسرژی مانند انرژی در حین خشک شدن افزایش یافت. مقایسه نتایج مدل با داده های تجربی نشان دهنده اعتبار مدل پیشنهادی است. مقدار خطای نسبی داده های پیش بینی شده نسبت به داده های تجربی (MRE) برای رطوبت و دما به ترتیب برای برگ سبز چای 9/ 3 و 1/ 3 درصد و برای نمونه های سیب زمینی 3 و 9/ 3 درصد محاسبه شدند.