مدلسازی فرایند خشک شدن با لحاظ نمودن تغییرات مدول یانگ

خشک شدن مواد متخلخل یک مرحله اساسی در تولید بسیاری از مواد مانند سرامیک است. شبیه سازی دقیق انقباض و تنش های ناشی از گرادیان رطوبت در طی فرایند خشک شدن برای کنترل کیفیت و تولید محصولاتی عاری از هر گونه عیب و نقص مانند ترک و اعوجاج لازم و ضرورری است. مدل های ریاضی جدید قادر به بیان پدیده انقباض هستند. این بیان از پدیده های مختلف انتقال ( حرارت ، جرم و مومنتوم ) بهره می گیرد. هدف کار حاضر شبیه سازی فرایند خشک شدن گل یک سرامیک با استفاده از مدل جابجایی با در نظر گرفتن تغییرات خواص ماده مانند مدول یانگ، ضریب انقباض، ضریب انتقال جرم، چگالی و گرمای ویژه نسبت به حدود اتربرگ و رطوبت ماده است. تبخیر از لایه نازک گسترش یافته به عنوان مکانیزم تبخیر در دوره خشک شدن با نرخ ثابت مورد بررسی قرار گرفته است. چینش های دو بعدی و سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته اند. با هدف مقایسه نتایج، از یک سرامیک با انالیز شیمیایی واحد برای هر دو چینش استفاده شده است. اختلاف زیادی بین نتایج حاصل از دو چینش مشاهده شد. محصول دو فازی ، همگن ، نمگیر ، ایزوتروپیک و با قابلیت انقباض بالا لحاظ شده. معادلات اصلی به دلیل رفتار انقباضی به بیان لاگرانژی نوشته شده اند. مدل به صورت عددی با روش تفاضل محدود حل شده است. ارزیابی نتایج با مقایسه اطلاعات تجربی و عددی انجام شده است. به کمک شبیه سازی می توان رطوبت ، کرنش ، وتنش را در زمان و فضا محاسبه کرد. مقادیر تنش ها در حالت دو بعدی و سه بعدی با مدول یانگ ثابت و متغیر محاسبه شده است. اثر تغییرات مدول یانگ در طول فرایند مورد بررسی قرارگرفته است.

کلیدواژه ها:

خشک شدن ، مدلسازی ، انتقال جرم ، انتقال حرارت ، تحلیل تنش ، تحلیل کرنش