محاسبه ضریب نفوذ خشک شدن سرامیک رسی به کمک الگوریتم کرم شب تاب با بررسی اثرات هندسه قطعه

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند

چکیده

در این تحقیق، اثرات متغیرهای خشک­شدن شامل، درجه حرارت، رطوبت نسبی محیط و سرعت وزش هوا بر ضریب نفوذ موثر 4 هندسه مختلف سرامیک رسی، بررسی شده است. آزمایش‌های تجربی برای هر 4 نمونه مورد مطالعه، به صورت فاکتوریل کامل طراحی و اجرا شد. طی هر آزمایش، کاهش جرم و کاهش حجم نمونه به ترتیب توسط ترازو و دوربین­های متصل به کامپیوتر، ثبت گردید. ضریب نفوذ موثر از داده­های تجربی و با استفاده از الگوریتم تازه گسترش یافته کرم شب‌تاب، محاسبه شد که تابع هدف در این الگوریتم، کاهش مقدار خطای مقایسه بین مقادیر تحلیلی و مقادیر تجربی است. بررسی‌های آماری و آنالیز واریانس ضریب نفوذ موثر هر نمونه، حاکی از آن است که پارامترهای سرعت، دما و رطوبت محیط خشک­کن، به‌صورت مستقل از یکدیگر بر فرآیند خشک­شدن تاثیر داشته، بیشترین تاثیر روی ضریب نفوذ موثر به ترتیب مربوط به درجه حرارت، سرعت و رطوبت محیط است. در انتهای این تحقیق، با استفاده از مدل رگرسیون،ضریب نفوذ موثر هر نمونه، به صورت تابعی از پارامترهای خشک­شدن محاسبه شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Kowalski SJ (2012) Thermomechanics of drying processes. Spring Sci& Busi.

[2] Crank J (1975) The Mathematics of diffusion. Oxford, UK 414

[3] Efremov GI (2002) Drying kinetics derived from diffusion equation with flux-type boundary conditions. Dry Technol 20(1): 55-66.

[4] Vasic MR, Radojevic ZM, Arsenovic MV, Grbavcic ZB (2011) Determination of the effective diffusion coefficient. Rev Rom Mat 41(2):169-175.

[5] Vasić M, Grbavčić Ž, Radojević Z (2012) Methods of determination for effective diffusion coefficient during convective drying of clay products.

[6] Vasić M, Grbavčić Ž, Radojević Z (2014) Analysis of moisture transfer during the drying of clay tiles with particular reference to an estimation of the time-dependent effective diffusivity. Dry Technol 32(7): 829-840.

[7] Vasić M, Grbavčić Ž, Radojević Z (2014) Determination of the moisture diffusivity coefficient and mathematical modeling of drying.  Chem Eng Prog 76: 33-44.

[8] Zagrouba F, Mihoubi D, Bellagi A (2002) Drying of clay. II Rheological modelisation and simulation of physical phenomena. Dry Technol 20(10): 1895-1917.

[9] S. Chemkhi, F. Zagrouba, Water diffusion coefficient in clay material from drying data, Desalination, Vol. 185, No. 1, pp. 491-498, 2005.

[10] Sander A, Skansi D, Bolf N (2003) Heat and mass transfer models in convection drying of clay slabs. Ceram Ind 29(6): 641-653.

[11] Boulaoued I, Mhimid A (2012) Determination of the diffusion coefficient of new insulators composed of vegetable fibers. Therm Sci 16(4): 987-995.

[12] Bakhshi M, Mobasher B, Soranakom C (2012) Moisture loss characteristics of cement-based materials under early-age drying and shrinkage conditions. Constr Build Mater 30: 413-425.

[13] خلیلی خ، احمدی بروغنی س ی، باقریان م (1393) مطالعه آزمایشگاهی و عددی فرایند خشک شدن سرامیک ها و ایجاد ترک در آنها. مکانیک سازه ها و شاره ها 129-119 :4.

[14] خلیلی خ، احمدی بروغنی س ی، باقریان م (1393) مدل سازی فرآیند خشک شدن مخلوط اشباع خاک رس و انقباض قطعه در طی فرآیند. علم و مهندسی سرامیک 80-65 :(1)3.

[15] خلیلی خ ، حیدری م (1391) مدلسازی عددی انقباض یک قطعه سرامیکی در فرآیند خشک شدن. مهندسی مکانیک مدرس 71-58 :(3)12.

[16] خلیلی خ، حیدری م (1391) بررسی تاثیر ضخامت جسم بر امکان وقوع ترک در فرآیند خشک شدن. مهندسی مکانیک مدرس 116-103 :(3)12.

[17] خلیلی خ، باقریان م، احمدی بروغنی س ی، شبیه سازی خشک شدن سرامیک ها به کمک اجزاء محدود و مقایسه با آزمایشات تجربی. فصلنامه سرامیک ایران.

[18] Khalili K, Bagherian M, Khisheh S (2014) Numerical simulation of drying ceramic using finite element and machine vision. Proc Tech 12: 388-393.

[19] Batista LM, Rosa CA, Pinto LA (2007) Diffusive model with variable effective diffusivity considering shrinkage in thin layer drying of chitosan. J Food Eng 81(1): 127-132.

[20] Hamdami N, Monteau JY, Bail AL (2004) Transport properties of a high porosity model food at above and sub-freezing temperatures. Part 2: Evaluation of the effective moisture diffusivity from drying data, J Food Eng 62(4): 385-392.

[21] Pinto L, Tobinaga S (2006) Diffusive model with shrinkage in the thin-layer drying of fish muscles. Dry Technol 24(4): 509-516.

[22] Dissa A, Desmorieux H, Bathiebo J, Koulidiati J (2008) Convective drying characteristics of Amelie mango with correction for shrinkage. J Food Eng 88(4): 429-437.

[23] G. Efremov, T. Kudra, Calculation of the effective diffusion coefficients by applying a quasi-stationary equation for drying kinetics, DRY TECHNOL, Vol. 22, No. 10, pp. 2273-2279, 2004.

[24] Ruiz-López I, García-Alvarado M (2007) Analytical solution for food-drying kinetics considering shrinkage and variable diffusivity. J Food Eng 79(1): 208-216.

[25] Vasić M, Radojević Z, Grbavčić Ž (2012) Calculation of the effective diffusion coefficient during the drying of clay samples. J Serbian Chem Soc 77(4): 523-533.

[26] Kimpton D, Wall F (1952) Determination of diffusion coefficients from rates of evaporation. J Phy Chem 56(6): 715-717.

[27] Yang XS (2010) Nature-inspired metaheuristic algorithms: Luniver press.

[28] Yang XS (2010) Firefly algorithm, stochastic test functions and design optimisation. Int J Bio-Ins Comp 2(2): 78-84.