Finite element modelling and simulation of drying isotropic and anisotropic food samples
Sonlu elemanlar yöntemi ile yönle değişmeyen ve yöne bağımlı besin örneklerinin kurutulmasının modellenmesi ve simülasyonu
- Tez No: 338381
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. DENİZ ÇEKMECELİOĞLU, PROF. DR. ALİ ESİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Benzetim, Sonlu elemanlar yöntemi, Simulation, Finite element method
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada temel amaçlar; yöne bağımlı ve yönden bağımsız besin örneklerinin nem ve dört farklı konumundaki sıcaklık değişimlerini gözlemleyerek kurutma davranışlarını (sıcaklık farkı, kurutma ve sıcaklık değişimi hızı, kurutma zamanı, difüzyon katsayıları, büzülme) incelemek ve sonlu elemanlar yöntemi ile sıcaklık ve nem dağılımının simülasyonu için uygun bir model geliştirmektir. Yöne bağımlı özellikte ürünü temsilen üç farklı lif yönünde (v; hava akış yönüne dik kurumaya paralel lifler, h1; hava akış yönüne dik lifler, h2; hava akış yönünde lifler) hazırlanan nuar ile yönden bağımsız özellikte ürünü temsilen kıyma iki farklı sıcaklıkta (48?C, 70?C) ve üç farklı hava akış hızında (0.5, 1.0, 1.7 m/s) tepsili kurutucuda kurutulmuştur. Sıcaklık değişim hızı kıyma>h2>v?h1 şeklinde bulunurken kuruma hızı sıralaması h2?v>h1>kıyma şeklinde gözlenmiştir. Nuar örneklerindeki lokasyonlar arası sıcaklık farkı sırası v<h2<h1 şeklindedir. Kıymada et örneklerine kıyasla 1.0-4.4?C daha yüksek sıcaklık değerleri ancak 2.3-6.2% daha düşük nem kaybı gözlenmiştir. Tüm örnekteki nem değişimine bağlı olarak buharlaşmayı ele alan, doğrusal olmayan ısı ve kütle aktarım eşitliklerine dayalı modelin sadece yüzeyde buharlaşmayı ele alan modele göre daha uygun olduğu saptanmıştır. Et ve kıyma örnekleri için sıcaklık ve nemin bir fonksiyonu olan difüzyon katsayıları hesaplanmıştır. Yüksek kurutma sıcaklıklarında (70?C), büzülmenin de difüzyon katsayısı hesaplamalarına dahil edilmesi gerektiği bulunmuştur. Yöne bağımlı ısı iletkenliği ve difüzyon katsayısı denklemleri kullanılarak oluşturulan sonlu elemanlar modeli deneysel verilerle uyum göstermiş ve başarılı bir şekilde yöne bağımlılığı temsil etmiştir.
Özet (Çeviri)
The aim of this study was to investigate drying characteristics (temperature gradient, rate of drying and temperature change, drying time, diffusivity values, shrinkage) of isotropic and anisotropic foods by observing the changes in temperatures at four different locations and moisture contents and to build an appropriate model for simulation of temperature and moisture distribution using finite element method. The lean meat samples (anisotropic) with three fiber configurations (v; flow normal to fiber, drying along the fiber, h1; flow normal to fiber, h2; flow along to fiber) and minced meat (isotropic) were dried at two different temperatures (48?C, 70?C) and three different velocities (0.5, 1.0, 1.7 m/s) of air. Rate of temperature change was found as minced>h2>v?h1 while rate of drying was observed as h2?v>h1>minced. The order of temperature gradient through the lean meat samples was v<h2<h1. Minced meat showed 1.0-4.4?C higher temperature values but 2.3-6.2% lower moisture loss than the lean meat in all fiber configurations. A model based on nonlinear coupled heat and mass transfer considering evaporation due to change in overall moisture content through the sample was found more appropriate than the model considering evaporation loss only at the surface. The diffusion coefficients for lean and minced meat were expressed as a function of temperature and moisture content. At 70?C air temperature, shrinkage should be included in the model. As a result, finite element modelling considering both anisotropic thermal conductivity and diffusivity definitions showed good agreement with experimental data and represented anisotropy effect successfully.
Benzer Tezler
- Constitutive and numerical modeling of hydro-mechanically coupled behavior of unsaturated soils
Doygun olmayan zeminlerin hidro-mekanik bağlaşık davranışının bünyesel ve sayısal modellenmesi
MUSTAFA MERT EYÜPGİLLER
Doktora
İngilizce
2025
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BARIŞ CAN ÜLKER
- Enhancement of dispenser cathode fabrication with pre – design activation simulations and polymer doping
Polimer katkılandırma ve ön aktivasyon tasarımı benzetim çalışmaları ile dispenser katotların üretim süreçlerinin geliştirilmesi
NERGİS YILDIZ ANGIN ATMACA
Doktora
İngilizce
2023
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ALVEROĞLU DURUCU
- Modeling the friction effects of eelgrass on the tidal flow in great bay, Nh
Great bay, Nh'da deniz çayırlarının gel-git akışı üzerindeki sürtünme etkisinin modellenmesi
ŞAFAK NUR ERTÜRK BOZKURTOĞLU
Doktora
İngilizce
2000
Deniz BilimleriUnıversıty Of New HampshıreMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BARBAROS ÇELİKKOL
- Modelling and simulation of metal cutting by finite element method
Sonlu elemanlar metodu ile metal kesmenin modellenmesi ve benzetimi
CENK KILIÇASLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BÜLENT YARDIMOĞLU
- Finite element modelling of a composite wind turbine blade with fully-bonded and partically unbonded trailing edge
Tamamen yapışık ve kısmen yapışık olmayan kenarlı bir kompozit rüzgar türbin kanadının sonlu elemanlar modellemesi
MELTEM ÖZYILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DEMİRKAN ÇÖKER