معرفی نانوسیالات جهت کاهش مصرف انرژی و حفظ ترکیبات مغذی در فرآیندهای حرارتی صنایع غذایی

با افزایش مصرف انرژی و محدودیت سوختهای فسیلی، بهینهسازی فرآیندهای تبادل حرارتی امری ضروری به شمار میآید. روشهای بسیاری به منظور افزایش میزان ضریب انتقال حرارت کلی، کاهش زمان فرآیند و در نتیجه افزایش بازده و کاهش مصرف انرژی و سوخت به کار گرفتهشده است. به دلیل ویژگیهای حرارتی منحصر به فرد و به ویژه ضریب هدایت حرارتی بالای نانوسیالات در مقایسه با سیالات حرارتی متداول،استفاده از آنها در مبدلهای حرارتی رواج یافته است. در این پژوهش تاثیر بهکارگیری غلظتهای مختلف نانوسیال آلومینا-آب (صفر، 2 و 4 درصد وزنی/حجمی) جهت فرآوری حرارتی در سه دمای 75 ،80 و 85 درجه سانتیگراد و زمانهای 15 ،30 و 45 ثانیه، بر ویژگیهایترموفیزیکی سیال پایه و نیز مصرف انرژی و زمان فرآیند مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد در دمای ثابت، دانسیته نانوسیال تا غلظت2درصد تقریبا ثابت مانده و سپس تا 47/11درصد افزایش مییابد. ظرفیت گرمایی با افزایش غلظت تا 4درصد، 94/17درصد کاهش یافت. ویسکوزیته نانوسیال صفر و 4درصد به ترتیب 798mPas/0 و 3mPas بدست آمد، اما هم چنان نیوتنی باقی ماند. با افزایش دما تا C°77ویسکوزیته نانوسیال 2 و 4درصد، در مقایسه با سیال پایه به ترتیب 07/56 و 35/59درصد کاهش یافت. ضریب هدایت حرارتی نانوسیال 2 و4درصد، در مقایسه با سیال پایه به صورت خطی به ترتیب 87/5 و 92/11درصد افزایش یافت. همچنین با افزایش دما، ضریب هدایت حرارتینانوسیال تا 6/14 درصد افزایش یافت. افزایش ضریب انتقال حرارت برای غلظتهای صفر، 2 و 4درصد، به ترتیب 5 ،8 و 13درصد بود. کارایی مبدل حرارتی تا 65/58درصد برای غلظت 4درصد نانوسیال افزایش یافت. زمان فرآیند برای غلظتهای 2 و 4درصد نانوسیال در مقایسه با آب به ترتیب 88/24 و 63/51درصد کاهش یافت. مصرف انرژی در این فرآیند، با استفاده از نانوسیال 2 و 4درصد نسبت به آب به ترتیب 74/22 و 48/47درصد کاهش نشان داد.

کلیدواژه ها:

بهینهسازی مصرف انرژی ، نانوسیال ، مبدل حرارتی پوسته و لوله ، ویژگیهای ترموفیزیکی