Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: V doktorski disertaciji so predstavljeni rezultati raziskav na temo eksperimentalnega dela določanja kinetike sušenja med procesom liofilizacije in ovrednotenja procesne zmogljivosti naprave, ter razviti numerični modeli za celovito modeliranje procesa in rezultati le teh. V sklopu eksperimentalnega dela se je ovrednotila kinetika sušenja destilirane vode (sublimacija ledu), ter eksperimentalna določitev kinetike depozicije ledu, kjer se je za tok vodne pare, ki je v režimu dušenega toka, izmerilo masne tokove sublimata in tlake znotraj sušilne komore in kondenzatorja.\\ Rezultati eksperimentov so nato služili za validacijo razvitih numeričnih modelov. Simulacije, ki vključujejo RDT preračune so bile pripravljene v računalniškem programu ANSYS Fluent ali v programskem jeziku Fortran. Razvilo se je več modelov različnih kompleksnosti, prvi model je model za ovrednotenje vpliva geometrije gumastega zamaška in vrata viale na tlačni padec in vpliv na proces, kjer se je tok sublimata modeliral v RDT programu, medtem ko se je kinetika sušenja računala s pomočjo 0D modela (sklopljen 0D-RDT model). Na podlagi rezultatov, se je določilo empirično korelacijo za opis le tega pojava. Naslednji model je večnivojsko sklopljen model z uporabo TCP strežnika, ki povezuje 1D program za simuliranje kinetike sušenja znotraj viale (napisan v programskem jeziku Fortran) s komercialno kodo ANSYS Fluent, ki je uporabljen za izračun tokovnih polj skozi sistem. Kinetika sušenja produkta v vsaki viali je simulirana z 1D modelom, v katerem se tlačni padec vodne pare, med tokom skozi zgornji prostor viale, obravnava z empirično korelacijo. Masni tokovi sublimata in temperatura plina se posredujejo RDT modelu, ki jih uporabi kot robne pogoje na lokalnih vtokih. Po izračunu novega tokovnega polja, RDT model vrne nove tlake nad vsako vialo. Na ta način dobimo vpogled v hidrodinamske razmere znotraj liofilizatorja in kinetiko sušenja vseh vial. Naslednji del je modeliranje depozicije ledu, kjer se je modeliral tok sublimata skozi celoten sistem, depozicija na hladnih stenah kondenzatorja pa se modelira z dodatnimi členi za ponor mase, gibalne količine in energije. V tem primeru se torej meja modeliranja prestavi v kondenzator, kar nam omogoči vpogled v dogajanje znotraj kondenzatorja in vzorec depozicije ledu, ki se odvija v kondenzatorju.
Ključne besede: RDT, liofilizacija, večnivojski model, prenos toplote in snovi, depozicija
Objavljeno v DKUM: 27.10.2023; Ogledov: 508; Prenosov: 149
Celotno besedilo (35,49 MB)

Opis: Sušenje vlažnih snovi je ena izmed najstarejših procesnih tehnik, ki se uporablja na mnogih industrijskih področjih. Pri sušenju obravnavamo zapletene fizikalne procese, ki obsegajo vezan večfazni prenos toplote, snovi in gibalne količine. Kadar obravnavamo sušenje delcev ki so porozni, moramo proces sušenja obravnavati v več stopnjah, saj delci poleg vlage na površini vsebujejo še vlago v notranjosti. V doktorski nalogi je obravnavan razvoj numeričnega modela za izračun sušenja poroznih delcev v toku sušilnega plina, pri čemer je reševanje problema izvedeno v sklopu Euler-Lagrange modela računalniške dinamike tekočin. Tako je za numerično rešitev dvofaznega prenosa toplote s premikajočo fazno mejo znotraj gibajočega se delca bil razvit numerični model na osnovi Metode robnih elementov. Razvit je bil tudi nov model za izračun povezave prenosa toplote in snovi znotraj delca s prenosom toplote in snovi v toku sušilnega plina, in sicer z nadgradnjo modela točkovnega izvora v Metodi robnih elementov za nestacionarni prevod toplote v model, ki upošteva tudi konvektivni prenos toplote in snovi v sušilnem plinu. Izvedeni testni primeri potrjujejo primernost razvitih numeričnih modelov za prostorski in časovni izračun sušenja delcev v toku sušilnega plina.
Ključne besede: Sušenje poroznih delcev, Kinetika sušenja poroznih delcev, Metoda robnih elementov, Razpršilno sušenje, Sklopljen model za prenos toplote in snovi, Računalniška dinamika tekočin
Objavljeno v DKUM: 16.10.2020; Ogledov: 4503; Prenosov: 178
Celotno besedilo (12,78 MB)

Opis: The problem of unsteady coupled moisture and heat energy transport through porous solid is studied numerically using singular boundary integral representation of the corresponding governing equations. Bench mark example moisture uptake in a semiinfinite region is studied numerically.
Ključne besede: prenos toplote, prenos snovi, porozna snov
Objavljeno v DKUM: 10.07.2015; Ogledov: 1477; Prenosov: 25
Povezava na celotno besedilo

Opis: Vlažen zrak je zmes, ki obdaja večino tehniških naprav in sistemov. Največja količina vlage, ki jo pri konstantnem tlaku in določeni temperaturi sprejme prostornina zraka, se imenuje točka rosišča. Če je količina vlage višja, kot jo lahko sprejme, pride do pojava kondenzacije. Nasproten pojav je uparjanje. Kondenzacija na stenah trdnih površin velikokrat ovira normalno delovanje v tehničnih napravah in je nezaželena. V programskih paketih, ki jih uporabljamo za raziskovalno delo, posebnih uporabniških modelov za upoštevanje gibanja vlažnega zraka ter kondenzacije in uparjanja na trdnih površinah ni na voljo. V nalogi je predstavljen splošen matematično-fizikalni model za implementacijo v obstoječe programske komplete za računalniško dinamiko tekočin. Model smo uporabili v programskem paketu za računalniško dinamiko tekočin Ansys CFX. Simulacije računalniške dinamike tekočin (RDT) smo izvedli za tok vlažnega zraka v 3D pravokotnem kanalu. Zrak teče nad vodno površino, pri čemer prihaja do uparjanja vode. Uparjanje ohlaja vodno površino, dokler se ne vzpostavi ravnotežje med prevodom toplote iz zraka in latentne toplote, ki se porabi za uparjanje. Spremljali smo kombiniran prenos toplote in snovi, ki sta potekala v različnih smereh. Ugotovili smo, da je vpliv naravne konvekcije pri vrednosti Reynoldsovega števila 844 v primerjavi s konvektivnim tokom zanemarljiv. Z brezdimenzijsko kriterialno analizo Sherwoodovega in Nusseltovega števila smo potrdili analogijo med prenosom toplote in snovi. Na medfazni meji vode in zraka lahko predpišemo kot robni pogoj enostransko difuzijo snovi. Vpliv enostranske difuzije vode v tok zraka je zanemarljiv. Toplotna in koncentracijska mejna plast sta si zelo podobni. Koncentracijska mejna plast je malo krajša. V dolžini obravnavanega kanala se nista povsem razvili. Izdelan model je prvi korak h končnemu modelu kondenzacije in uparjanja v programskem paketu Ansys CFX.
Ključne besede: Računalniška dinamika tekočin, kondenzacija, uparjanje, prenos snovi in toplote, naravna konvekcija, mešana konvekcija, Nusseltovo število, Sherwoodovo število, Stefanov tok
Objavljeno v DKUM: 24.09.2012; Ogledov: 3442; Prenosov: 485
Celotno besedilo (2,63 MB)