Soğutulan bir hacim içerisinde gıda soluması ve terlemesi kaynaklı ısı-kütle transportu ve yüzey yoğunlaşmasının sayısal incelenmesi

Numerical investigation of heat and mass transport and surface condensation due to food respiration and transpiration in a refrigerated space

Abstract

Food load and air-flow area within a refrigerated space having one air inlet and one air outlet have been taken as two separate control volumes interacting with each other at their boundaries. In the lower control volume, stored vegetable products have been located and heat and mass transfer due to respiration and transpiration of these products have been modeled for determining boundary conditions of the upper control volume, in which heat and mass transport within the air circulation above the products have been modeled and numerically investigated. Upper surface temperature of the said upper control volume has been compared with the dew point temperature, and condensation heat and mass fluxes through the surface have been taken as upper boundary condition. Time-dependent heat and mass transport equations of each control volume for forced convection case have been simultaneously solved together. An implicit finite difference approach has been applied for the numerical solution of transport equations. Fortran programming language has been used to develop the numerical model. As a result; temperature and humidity ratio distribution, the amount of vapor transpiration from food products, and the amount of condensation on the underside of the upper surface due to heat-and-mass transport and transpiration characteristics of the products have been time-dependently calculated.

Özet

Hava giriş ve çıkışının bulunduğu soğutulan bir hacim içerisindeki gıda yükü ve hava akış alanı, sınırlarında birbiriyle etkileşimde bulunan iki ayrı kontrol hacmi olarak ele alınmıştır. Alt kontrol hacminde gıda yükü olarak sebze ürünleri yer almakta olup, sebzelerin soluması ve terlemesi kaynaklı ısı-kütle transferi modellenmiş ve üst kontrol hacminin alt sınır koşullarının belirlenmesi amacıyla kullanılmıştır. Üst kontrol hacminde ise, gıda yükünün üzerinde kalan hava akış alanına ilişkin ısı-kütle geçişi modellenmiş ve sayısal olarak incelenmiştir. Üst kontrol hacminin üst yüzey sıcaklığı, kontrol hacmi için söz konusu olan çiğ noktası sıcaklığı ile karşılaştırılmış ve üst sınır koşulunu teşkil eden yüzey boyunca yoğuşmaya ilişkin ısı ve kütle akıları hesaplanmıştır. Kontrol hacmine ilişkin zamana bağlı ısı ve kütle geçiş denklemleri, eş zamanlı olarak birlikte çözümlenmişlerdir. Geçiş denklemlerinin sayısal çözümlemesi için kapalı sonlu farklar yaklaşımı uygulanmış, sayısal model Fortran programlama dili kullanılarak geliştirilmiştir. Sonuç olarak, hava giriş kesitinin iki farklı boyutu için; sıcaklık ve özgül nem dağılımları ortaya konmuş, gıda ürünlerinden terleme ile açığa çıkan su buharı miktarları ve ısı-kütle geçişi ve gıda yükünün terleme karakteri doğrultusunda üst yüzeyin altında gerçekleşen yoğuşma miktarları zamana bağlı olarak hesaplanmışlardır.