17117

39 گلپايگان

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1395

ش، 51ص: مصور، جدول، نمودار

سعيد جاني

1400/11/09

كتابنامه

مهندسي مكانيك

فني مهندسي گلپايگان

1400/11/09

39

چكيده فرايند هموژنيزاسيون ازجمله فرايندهاي مهم در صنايع لبني است. چربي شير كه يكي از عوامل مهم در عطروطعم شير و سفيدي رنگ شير است درصورتي‌كه به‌طور يكنواخت در كل شير تقسيم نشود، با توجه به اينكه وزن كمتري نسبت به ساير مواد تشكيل‌دهنده شير دارد به‌صورت يك‌لايه در بالاي شير تجمع پيدا مي‌كند و باعث تأثير بر موارد ذكرشده و درنتيجه باعث عدم رضايت مصرف‌كننده مي‌شود. با اعمال فرايند هموژنيزاسيون و افزايش سرعت سيال و ايجاد جريان مغشوش و گردابه ها و افزايش تنش برشي در سيال، چربي‌ها به‌اندازه هاي كوچك‌تري شكسته شده و با اين كار به‌طور يكنواخت در كل شير تقسيم مي‌شوند. دستگاه هموژن كننده شير از قسمت‌هاي مختلفي تشكيل‌شده است كه يكي از مهم‌ترين قسمت‌هاي آن‌كه ارتباط مستقيمي باكيفيت محصول توليدي دارد هد اين دستگاه است. اين هدها معمولاً در دو نوع ساده (Flat) و شياردار (Lw) مورداستفاده قرار مي‌گيرند. اين قطعه به دليل سرعت‌بالاي عبور شير و افت فشار سيال، دچار خوردگي شده و كارايي خود را از دست مي‌دهد و باعث افزايش هزينه‌هاي تعمير و نگهداري اين دستگاه مي‌شود. هدف از اين تحقيق كمك به تشخيص مكانيزم خرابي در هدهاي شياردار با استفاده از مقايسه نتايج تجربي و عددي است. در اين پروژه سعي شده است با استفاده از روش اجزاي محدود و CFD شرايط كاركرد قطعه مدل‌سازي و تاثيرپديده هاي سيالاتي بر آن بررسي شود. با توجه به نمونه‌هاي آزمايشگاهي موجود و شرايط مرزي، مدل‌سازي در نرم‌افزار ANSYS انجام و نتايج تجربي و عددي باهم مقايسه مي‌شوند. همچنين در اين تحقيق با روشي هندسي خرابي قطعه در طول 1000 ساعت كاركرد مدل‌سازي شده و تغيير پارامترهايي همچون نرخ انتقال جرم و لايه محافظ بخار در طول فرايند خرابي قطعه بررسي‌شده و از اين روش براي بهبود شرايط كاري قطعه و افزايش طول عمر آن استفاده‌شده است. در پايان، اين تحقيق نشان مي‌دهد كه عوامل اصلي خرابي قطعه كاويتاسيون ناشي از تشكيل و تركيدگي حباب‌هاي بخارآب و سايش ناشي از ذرات كلسيم و پودر كاكائو مي‌باشند.

Abstract Homogenization is one of the most important processes in the dairy industry. Milk fat is one of the important factors in the flavor of milk and its white color and it has less weight than other milk ingredients. If milk fat is not uniformly distributed throughout the milk, it will accumulate as a layer on top of the milk, and this will influence the mentioned items; and it will result in the lack of consumer satisfaction. By applying homogenization and increasing fluid velocity and shear stress and creating turbulent flow and vortices, fats are broken into smaller sizes and are divided uniformly throughout the milk. Milk homogenizing device is composed of different parts and one of the most important parts of it, which is directly related to the product quality, is the head of the device. The heads are usually divided into two types of simple (Flat) and grooved (Lw). Due to the high speed of the passing milk and fluid pressure drop, these heads corrode and lose their effectiveness and increase the cost of maintenance of the device. The aim of this study is to help identify the failure mechanism in the grooved heads by comparing the experimental and numerical results. Using finite element analysis and CFD, this project attempts to model the operating conditions of the heads and examine the impact of fluid phenomena on it. According to the existing laboratory samples and boundary conditions, modeling is performed in ANSYS, and experimental and numerical results are compared. Also using a geometrical method in this study, the head downtime was modeled over 1000 hours of operation, and changing in parameters such as the rate of mass transfer and vapor protective layer was investigated during the downtime process of the piece. This method was used to improve the working conditions of the piece and increase its longevity. In the end, this study shows that the main causes of downtime of the piece are the cavitation caused by the formation and bursting of water vapor bubbles and the abrasion caused by calcium particles and cocoa powder.

سعيد جاني