مصرف انرژی جهت خشک کردن

مصرف انرژی جهت خشک کردن – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه صنایع چوب

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

مصرف انرژی جهت خشک کردن

انرژی در کوره‌های خشک سازی  Energy in Kiln Drying

خشک سازی مواد به صورت کلی و چوب به صورت خاص جزء مواردی به شمار می‌آید که نیازمند مصرف انرژی می‌باشد و دلیل این امر نیز در ابتدا به واسطه آن است که میزان بالایی از انرژی جهت تبخیر آب مورد نیاز است (عمل تبدیل مایع به گاز). بر حسب نوع ادواتی که برای خشک نمودن چوب استفاده می‌شود، سطح کارایی عملیات ممکن است نیازمند کاربرد ۵/۱ الی ۴ برابر انرژی باشد که به صورت حقیقی برای تبخیر آب مورد نیاز است. علاوه بر در خشک سازی الوار تازه باید این نکته را در نظر گرفت که این الوار دارای میزان قابل توجهی از آب می‌باشند، ، یعنی ممکن است از نظر وزنی در حدود دو سوم آنها را آب فرا گرفته باشد. چوبها را می‌توان در انواع خشک کن به صورت موفق تحت روال خشک سازی قرار داد. با این وجود، حتی به هنگامی که شرایط ایده‌ال عملیات خشک کردن در اختیار باشد، خشک کن‌ها ممکن است دارای سطوح مختلف کارایی باشند و این سطوح بر حسب خصیصه‌های میراثی و طراحی آنها و همچنین مواد به کار گرفته در ساخت آنها مختلف و گوناگون می‌باشند، علاوه بر این، کارآیی آنها نیز ممکن است بر حسب فاکتورهای محیطی تغییر نماید. عملیات خاص یا رویه‌های نگهداری ممکن است باعث کاهش کارآیی روال خشک سازی گردد. در این فصل، ما نسبت به بررسی نیازهای انرژی که مرتبط با روش‌های مختلف خشک کردن الوار می‌باشد و همچنین مرتبط با محیط‌ها و فاکتورهای جغرافیای گوناگون، سوخت و حتی استعمال نادرست ابزار است، اقدام می‌نمائیم.

مصرف انرژی جهت خشک کردن

مصرف انرژی در سیستم‌های خشک کن  Energy Consumption in Drying Systems

واحدهای انرژی گرمایی  Units of Thermal Energy

در مفهوم انگلیسی، واحد انرژی در حقیقت به عنوان واحد دمایی بریتانیا (BTU) بشمار می‌آید، که به عنوان مقدار انرژی مورد نیاز برای گرم کردن یک پوند آب مایع در ۴۰ درجه فارنهایت لازم است. از آنجایی که مقدار انرژی بکار گرفته شده در یک فرآیند ممکن است مقدار زیادی را به خود اختصاص دهد، واحد گرمایی (۱۰۰۰۰۰ BTU) معمولاً جایگزین BTU می‌گردد. غالباً، انرژی به عنوان هزینه مصرف شده بر حسب میلیون BTU (10^6BTU) محاسبه می‌شود. برخی از اقتصاد دانان حتی از واحدهای بزرگتری به نام کوآت استفاده می‌کنند (۱۰^BTU).

گرمای نهان تبخیر  Latent Heat of Evaporation

انرژی فرض شده با توجه به دمای ثابت برای تغییر فاز از حالت جامد به مایع (دمای تبخیر) به نام دمای نهان یا گرمای نهان نامیده می‌شود. برای خشک سازی، گرمای نهان تبخیر ( مایع به گاز) آب در حدود ۱۰۰۰^BTU پوند می‌باشد، مقداری که در دماهای پایین به میزان اندکی کاهش دهنده عملکرد دمایی می‌باشد ( به طور مثال ۱۰۵۴ در ۷۰ درجه فارنهایت تا ۳/۹۷۰ در ۲۱۲درجه فارنهایت ). برای آب، گرمای نهان انتشار  ( یخ به مایع ) به میزان قابل ملاحظه‌ای کمتر می‌باشد. ۱۴۴BTU/lb.

مصرف انرژی جهت خشک کردن

ظرفیت دمایی  Heat Capacity

ظرفیت دمایی ( یا دمای خاص مرتبط با آب) جامدات، مایعات و گازها تعریفی بر حسب میزان انرژی (BTU) مورد نیاز برای گرم کردن یک پوند از مواد تا یک درجه فارنهایت می‌باشد. مقدار حقیقی با توجه به ترکیب فیزیکی وشیمیایی مواد متفاوت بوده و به عنوان تابع دمایی به شمار می‌آید.

دمای جذب  Heat of Adsorption

در هر یک از موارد میزان رطوبت بیشتر از ۳۰ درصد (نقطه اشباع الیاف)، میزان آب در دو وضعیت موجود می‌باشد: ۱- آب به عنوان مایع در ساختار سلولی چوب و ۲- آب جذب شده در داخل مواد چوب که به نام هیگروسکوپیک یا جاذب الرطوبه نامیده می‌شود. حالت دوم معرف یک حمله مولکولی ساختار پلیمری چوب کمپلکس می‌باشد. انرژی مرتبط با برداشت آب در روال خشک سازی ( مایع به گاز) اکنون بزرگتر از گرمای نهان تبخیر می‌باشد. برای سطوح دارای میزان رطوبت کمتر از ۲۰ درصد، گرمای جذب به صورت توانی افزایش یافته به هنگامی که میزان رطوبت از ۲۰ به صفر درصد تنزل می‌یابد. این مقادیر در برخی از مواقع به عنوان گرمای رطوبت خوانده می‌شود، این اصطلاح پس از انجام یکی از تکنیک‌های تجربی برای انجام اندازه‌گیری‌ها و برآوردهای مربوطه مصطلح شده است. این مقادیر از معادله‌ای منشعب می‌شود که نشان دهنده تقریب داده‌های تجربی می‌باشد ( ویچرت ۱۹۶۳)

مصرف انرژی جهت خشک کردن

رسانایی گرمایی  Thermal Conductivity

یکی از خصیصه‌های ماده آن است که انرژی از دمای بالاتر به سمت دمای پایین‌تر جریان می‌یابد. به همین دلیل و به واسطه این مورد متمایز در دما (نواحی یکسان و ضخامت‌ها)، مواد مختلف، انرژی را در سرعت‌های مختلفی انتقال می‌دهند. این تغییر در انتقال دما به وسیله ضریب رسانایی گرمایی  مشخص می‌گردد، که می‌توان آنرا بر حسب معادله زیر بیان داشت.

مجموع ضریب انتقال گرمایی  Overall Heat Transfer Coefficient

رسانایی گرمایی تعریف شده به وسیله معادله ۲ را نمی‌توان به صورت مستقیم با توجه به موارد اتلاف گرمایی از کوره‌ها مورد استفاده قرار داد چرا که در ساختمان کوره خشک سازی الوار، لایه‌های چند گانه مواد مختلف به صورت سری‌های موازی وجود دارند. به طور مثال، گاز، آلومینیم، فوم اروتان، آلومینیم و گاز .(توجه: تا میزان کمتری، لایه‌های موازی را می‌توان استفاده نمود). ضریب مفید بیشتری بعنوان ضریب انتقال دمای کلی  مشخص شده است، که به صورت زیر تعریف می‌گردد.

مصرف انرژی جهت خشک کردن

مفاهیم انتقال گرمایی  Heat Transfer Concepts

گرما از طریق یک بدنه به بدنه دیگر از طریق انجام عمل رسانایی، جابجایی و تابش انتقال می‌یابد.

رسانایی یکی از فرمهای انتقال انرژی به صورت انتقال دمای بالا به دمای پایین از طریق یک رسانا (جامد، مایع یا گاز به صورت تنهایی یا با ترکیب یا یکدیگر) می‌باشد.

جابجایی یا همرفت به عنوان یک ترکیب پیچیده انتقال دمایی جریان‌های انبوه مطرح می‌باشد. این مورد به عنوان مهمترین موارد انتقال دمایی بین سطوح جامد و مایع یا گاز مطرح می‌باشد (کریس ۱۹۶۵). همرفت یا جابجایی را می‌توان به گروه‌های کوچتری به عنوان همرفت آزاد و همرفت طبیعی تقسیم کرد (جابجایی فیزیکی انرژی با استفاده از حرکت ماده (گاز یا مایع) که به وسیله تفاوت‌های تراکم یا دانسیته القا شده است) یا همرفت اجباری (جابجایی و ترکیب القا شده به وسیله فن‌ها و پمپ‌ها). همرفت آزاد و اجباری می‌تواند به صورت مستقیم یا توام با هم به مرحله اجرا گذاشته شود.

شناسایی انرژی مصرف شده در روال خشک سازی الوار

Identification of Energy Consumed in Wood Drying

با وجود آنکه هر یک از اپراتورهای مسئول خشک سازی ممکن است از ترکیب‌های مختلف و مقادیر گوناگون انرژی بر حسب واحد آب تبخیر شده استفاده کنند، این امر می‌تواند مفید باشد تا مصرف انرژی برای موارد کلی را مد نظر قرار دهیم، بر این اساس این رویه می‌تواند کمکی برای فهم یا درک این مطلب به وجود آورد که محدویت‌ها و مزیت‌های سیستم‌های خشک سازی مختلف چگونه می‌باشند.

به صورت کلی، کلیه المانها یا عناصر محتمل مصرف انرژی و تامین آن در روال خشک سازی الوار که به صورت ترکیب‌های گوناگون در سیستم‌های خشک سازی خاص مشخص می‌باشند را می‌توان به صورت زیر لیست نمود.

۱- گرمای نهان مورد نیاز جهت تبخیر آب (همچنین گرمای جذب و احتمالاً گرمای انتشار ).

۲- اتلاف گرمایی از ساختمان‌های کوره به وسیله رسانایی از دمای بالای داخلی به سمت جداره‌ها، سقف و کف تا نهایتاً نواحی دارای دمای پایین خارج از کوره.

….

هر یک از این اقلام در بخش زیر مورد بحث قرار می‌گیرند.

گرمای نهان تبخیر  Latent Heat of Evaporation

گرمای نهان به صورت مستقیم و ناچاراً از طریق حجم چوب، گرانیته خاص یا وزن حجمی خاص و درصد مورد انتظار تغییر رطوبت (که بر پایه روال خشک سازی بیان می‌شود) مشخص می‌شود.

برای میزان رطوبت نهایی کمتر از ۲۰،  را می‌توان از معادله (۵) محاسبه نمود، و با جایگزینی که در آن حجم به صورت مجموع حجم الوار سبز اختصاص یافته برای کوره () می‌باشد، که در آن وزن مخصوص بر حسب مجموع الوار تازه اختصاص یافته برای کوره ()، می‌باشد، و  نیز به عنوان تراکم آب () مد نظر است و     

مصرف انرژی جهت خشک کردن

اتلاف گرمایی از کوره‌ها  Heat Loss From Dryer

میزان و بزرگی اتلاف گرمایی از کوره‌ها منوط به تفاوت‌های دمایی بین داخل و خارج کوره‌ها، سطوح مختلف یک کوره، مواد تشکیل دهنده آن و زمان عملیات خشک کردن در طی هر یک از مراحل راه‌انداز کوره می‌باشد. اتلاف گرمایی را می‌توان بر حسب مجموع اتلاف گرمایی بر مبنای سطوح مختلف کوره در دفعات مختلف در برنامه کوره محاسبه نمود:

از آنجاییکه دمای روال خشک سازی بر حسب زمان متفاوت است و همچنین بر حسب برنامه مشخص گردیده است، زمان  را می‌توان بر حسب مراحل زمانی تقسیم نمود: . همچنین،  نقطه جدارها، سقف و کف‌ها نیز با یکدیگر متفاوت می‌باشند: . دمای سطح بیرونی  بر اساس شب و روز و بر اساس ناحیه دمای کف متفاوت بوده و معمولاً بیشتر از دمای بیرونی می‌باشد. مقدار  دارای گوناگونی فصلی بوده و همچنین بر حسب شرایط آب و هوایی متفاوت می‌باشد. همچنین باد نیز به عنوان یک فاکتور مد نظر است.