ارزیابی خط فرآوری چغندرقند مجهز به ترموکمپرسور بخار به منظور افزایش بهره‌وری انرژی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

چکیده
استفاده از ترموکمپرسور به منظور افزایش سطح آنتالپی بخار در کارخانه ­های فرآوری محصولات کشاورزی می­ تواند سبب بهبود بهره ­وری در سایه ارتقای مکانیزاسیون و هم­چنین بالا بردن ارزش افزوده محصول نهایی گردد. ساختار ساده ترموکمپرسورها در کنار هزینه ساخت پایین و نصب آسان سبب افزایش کاربرد آن در زمینه ­های مرتبط با صنعت و هم­چنین حوزه­ های مرتبط با مکانیزاسیون کشاورزی شده است. در این مطالعه و به­ منظور کاهش مصرف انرژی، تاثیر سطوح مختلف فشار بخار محرک بر روی عملکرد و هم­چنین ایجاد جریان­ های گردابی، انرژی جنبشی آشفتگی و آنتالپی در داخل ترموکمپرسور مورد بررسی قرار گرفته است. منحنی ­های عملکردی برای سطوح مختلف جریان ورودی استخراج و مورد ارزیابی قرار گرفته­ اند. با توجه به­ پتانسیل بالای ایجاد حرکت گردابی (ورتیسیته) در خروجی نازل، بخش­ های مکش بخار مکشی و هم­چنین در نزدیکی دیواره­ ها، این مناطق بررسی شده­اند. هم­چنین در سطوح مختلف فشار بخار محرک، کانتورهای مربوط به­ انرژی جنبشی آشفتگی استخراج و مورد بررسی قرار گرفته­ اند. نمودارهای فشار و دمای در راستای خط طولی ترموکمپرسور برای مشاهده افزایش آنتالپی ارائه شدند.در نهایت، با در نظر گرفتن نتایج مربوط به ­منحنی عملکردی، کانتورهای انرژی جنبشی و ارزیابی بردارهای سرعت، جریان محرک با فشار 15 بار بهترین عملکرد را در بین سطوح مورد بررسی دارا  است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Sugar beet Processing Line Equipped with Steam Thermo-Compressor to Increase Energy Efficiency

نویسندگان [English]

  • Adel Rezvanivand Fanaei
  • Ali Hassanpour
  • Ali Mohammad Nikbakht
Department of Biosystems, Faculty of Agriculture and Natural sources, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده [English]

Abstract
The use of thermo-compressors to increase the steam enthalpy in agricultural processing plants can improve productivity by upgrading the mechanization and also increase the value added of the final product. The simple construction, low cost, and simple mounting were enhanced using this equipment in relevant fields of industry and agriculture-mechanization. In this study, the various levels of motive steam pressure effect on the performance, vorticity development, and turbulent kinetic energy were investigated. Performance curves for various inlet flows were extracted and evaluated. Regarding the high potential of vorticity creation in the nozzle outlet, the suction section, and the wall vicinity were evaluated. In the following, the turbulent kinetic energy contours in the various motive pressures were assessed. Also, pressure and temperature diagrams along the longitudinal line of the thermo-compressor were presented to illustrate the increase in enthalpy. Finally, considering the results of the performance curve, turbulent energy contours, and vectors evaluation, P=15 bars present the best performance between the evaluated motive steams
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Compression ratio
  • Finite volume method
  • Performance curve
  • Turbulent model
Aghaei, E., Rostampour, V., Rezvanivand Fanaei, A., and Nikbakht, A.M. (2021). Investigating the Effect of Output Flow Regulator Plate on the Performance of Flour Cyclone: Experimental Studies and Numerical Simulations. Journal of Agricultural Machinery. (In Persian).
Aidoun, Z., Ameur, K., Falsafioon, M., and Badache, M. (2019). Current advances in ejector modeling, experimentation and applications for refrigeration and heat pumps. Part 1: Single-phase ejectors. Inventions. 4: 1-73
Bartosiewicz, Y., Aidoun, Z., and Mercadier, Y. (2006). Numerical assessment of ejector operation for refrigeration applications based on CFD. Applied Thermal Engineering. 26: 604–612.
Besagni, G., and Inzoli, F. (2017). Computational fluid-dynamics modeling of supersonic ejectors: Screening of turbulence modeling approaches. Applied Thermal Engineering. 117: 122–144.
Bonanos, A. M. (2017). Physical modeling of thermo-compressor for desalination applications. Desalination. 412. 13–19.
Dutton, J. C., and Carroll, B. F. (2009). Optimal Supersonic Ejector Designs. Journal of Fluids Engineering. 108. 414-420.
Gagan, J., Smierciew, K., Butrymowicz, D., and Karwacki, J. (2014). Comparative study of turbulence models in application to gas ejectors. International Journal of Thermal Sciences. 78. 9–15.
Huang, B. J., Chang, J. M., Wang, C. P., and Petrenko, V. A. (1999). A 1-D analysis of ejector performance. International Journal of Refrigeration. 22: 354-364.
ANSYS Fluent. (2013). ANSYS FLUENT Theory Guide. Release 182. 15317. 373–464.
Ji, M., Utomo, T., Woo, J., Lee, Y., Jeong, H., Chung, H. (2010). CFD investigation on the flow structure inside thermo vapor compressor. Energy. 35. 2694–2702.
Keenan, J. H., (1942). A simple air ejector. Transactions of the ASME, Journal of Applied Mechanics. 64. 75–81.
Naimi, S., Shahgholi, G., Rezvanivand Fanaie, A., and Rostampour, V. 2019. Numerical Study of Wheat Conveying in Separator Cyclone Using Computational Fluid Dynamics. Journal of Agricultural Machinery 11(2): 231-246. (In Persian).Rezvanivand Fanayi, A., and Nikbakht, A. M. (2015). A CFD study of the effects of feed diameter on the pressure drop in acyclone separator. International Journal of Food Engineering. 11. 71-77.
Rezvanivandefanayi, A., Hasanpour, A., and Nikbakht, A. M. (2019). Study of the vapor thermos-compressor to reduce energy consumption in the sugar production line using Computational Fluid Dynamics: Journal of Agricultural Machinery. 10(2). (In Persian).
Rezvanivand Fanaei, A., Nikbakht, A. M., and Hassanpour, A. (2021a). A Computational-Experimental Investigation of Thermal Vapor Compressor as an Energy Saving Tool for the Crystallization of Sugar in a Sugar Processing Plant. Journal of Food Process Engineering.
Rezvanivand Fanaei, A., A. Hassanpour., and Nikbakht, A. M. (2021b). Investigation of the motive steam pressure effect on performance and reverse flows in sugar factory thermo-compressor: Validation and numerical study. Journal of Agricultural Machinery. (In Persian).
Riffat, S. B., Omer, S. A. (2001). CFD modeling and experimental investigation of an ejector refrigeration system using methanol as the working fluid. International Journal of Energy Research. 25: 115–128.
Sabralilou, B., Mohebbi, A., Akbarian, E., and Rezvanicand fanaei, A. (2019). Aero-acoustical study of axial fan using computational fluid dynamics. Journal of Agricultural Machinery. 10: 255–264. (In Persian).
Sharifi, N., Boroomand, M., and Kouhikamali, R. (2012). Wet steam flow energy analysis within thermo-compressors. Energy. 47. 609–619.
Sriveerakul, T., Aphornratana, S., Chunnanond, K., (2007). Performance prediction of steam ejector using computational fluid dynamics: Part 1. Validation of the CFD results 46, 812–822
Zobeiri, M., Rostampour, V., Fanaei, A.R., and Nikbakht, A. M. (2019). Experimental and Numerical investigation of deviation blade effect on sedimentation chamber performance in chickpea harvesting machine. Iran Biosystems Engineering. 52. (In Persian).
Zobeiri, M., Rostampour, V., Rezvanivand Fanaei, A., and Nikbakht, A. M. (2021). Comparative performance analysis of innovative separation chamber configurations: Numerical and experimental investigations. Spanish Journal of agricultural Research. 19(2).