Estimation of air distrubition due to different blade angles of vents computational fluid dynamics in a cold store

Öz

In this research, the angle of the blades assumed to be 0º-0º-0º (Scenario 1), 0º-0º-45º (Scenario 2) and 0º-22.5º-45º (Scenario 3) for pressure and vacuum vents in an experimental cold storage fully loaded with apple were used, and distrubutions in ambient temperature, air velocity and relative humidity were modelled by using computational fluid dynamics (CFD) methods. Data determined from CFD Models were used to compare the effect of different blade angle scenarios on spatial ambient temperatures in the storage. Spatial ambient temperatures varied between 1.85 ºC and 2.01 ºC for Scenario 1 (0º-0º-0º) whereas they were 1.85 ºC and 1.95 ºC for Scenario 2 (0º-0º-45º) and Scenario 3 (0º-22.5º-45º). Boundary conditions for modelling air velocity were accepted between 1.525 m/s and 3.99 m/s according to the determined scenarios. Air velocity data determined using CFD models for 3 scenarios varied between 0.03 and 0.12 m/s. Boundary condition of relative humidity for CFD modelling assumed to be 88%. Relative humidity model data determined from the middle plane of the cold storage changed between 87% and 88% for all blade angles. According to the CFD results, the values of Scenario 2 (0º-0º-45º) and Scenario 3 (0º-22.5º-45º) were found to be close to the required value for a apple cold storage. According to the results of this study regarding the effect of different blade angles of vents on ambient factors changing in an experimental cold storage, the blade angles in Scenario 2 (0º-0º-45º) and Scenario 3 (0º-22.5º-45º) were suggested because their results were more close to the required ambient temperature, air velocity and relative humidity values for apple storage than Scenario 1 (0º-0º-0º).

Anahtar Kelimeler

• Relative humidity; CFD; apple; angles of vent; temperature; cold store

Bir soğuk hava deposunda farklı menfez kanat açılarına göre hava dağılımının hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile tahmini

Öz

Araştırmada; soğuk depo içerisinde hava dağılımını sağlayan menfezlerin kanat açıları 0º-0º-0º, 0º-0º-45º ve 0º-22.5º-45º olarak kurgulanmış ve elma dolu depo için sıcaklık, hava hızı ve bağıl nemin dağılımı hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) yöntemleri kullanılarak modellenmiştir. CFD modellerden elde edilen veriler farklı kanat açılarının ortam koşullarının depoda yersel değişkenliği üzerindeki etkisini karşılaştırmak için kullanılmıştır. Senaryo 1 (0º-0º-0º) için dolu depoda yapılan menfez kanat açısı modelleme değerlendirmelerinde sıcaklıklar 1.85 ºC ile 2.01 ºC arasında değişirken Senaryo 2 (0º-0º-45º) ve Senaryo 3’de (0º-22.5º-45º) kanat açıları sıcaklıkları 1.85 ºC ile 1.95 ºC arasında görülmüştür. Hava hızının modellenmesi için sınır şartı, belirlenen senaryolara göre 1.525 m/s ile 3.99 m/s arasında seçilmiştir. Belirlenen bütün senaryolar için depo içerisindeki hava hızı model değerleri 0.03 m/s ile 0.12 m/s arasında değişkenlik göstermiştir. Modellemede bağıl nem sınır şartı %88 olarak belirlenmiştir. Orta düzlemden alınan bağıl nem model değerleri bütün kanat açıları için %87 ile %88 arasında değişmiştir. Araştırmada menfez kanat açılarının CFD modelleri ile elde edilen sonuçlar dikkate alındığında; soğuk depolama açısından 0º-0º-45º ile 0º-22.5º-45º kanat açıları modelleri istenen değerlere daha yakın çıkmıştır. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile 3 farklı kanat açısının ortam koşullarının değişimi üzerindeki etkisinin araştırıldığı bu çalışmanın sonucuna göre Senaryo 2 (0º-0º- 45º) ve Senaryo 3 (0º-22.5º-45º) deki menfez açılarının sonuçları elma depolamada gereksinim duyulan sıcaklık, hava hızı ve bağıl nem değerlerine Senaryo 1 (0º-0º-0º)’den daha yakın olduğu için önerilmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Bağıl nem; CFD; elma; menfez açıları; sıcaklık; soğuk hava deposu

Kaynakça

1. Açıkgöz, A., Gelişli, M.Ö., Öztürk, E., 2007. Otomotiv endüstrisinde hesaplamalı akışkanlar dinamiği uygulamaları, www.anova.com.tr/dynamicContent/file/makale_otomotiv.pdf /[Erişim: 20/12/2015].
2. Akdemir, S., Arın, S., 2005. Effect of air velocity on temperature in experimental cold store. Journal of Applied Sciences, 5(1): 70-74.
3. Akdemir, S., 2013. Evaporatörle soğutulan klasik bir soğuk hava deposunda ortam koşullarının CFD ile modellenmesi ve geçerliliğinin test edilmesi. 28. Ulusal Tarımsal Mekanizasyon Kongresi, 4-6 Eylül 2013, Bildiri Kitabı, s. 120-129.
4. Akdemir, S., 2014. Distribution of air velocity in a cold store with chiller unit. 12th International Congress on Mechanization and Energy in Agriculture, 3-6 Eylül 2014, Bildiri Kitabı, s:161-166
5. Anonim, 2012. Meyve ve sebzelerin soğukta muhafazası. http://www.food.hacettepe.edu.tr/turkish/ouyeleri/ gmu809/Sogukta%20Muhafaza.pdf/ / [Erişim: 20/12/2015].
6. Anonim, 2015. Doğuş Teknik. Çift sıralı menfez, Available from URL:http://www.dogusteknik.net/pdf/cift-sirali-menfez.pdf/[ Erişim: 06/09/2015].
7. Bayboz, B., Yalçın, E., Savaş, S., 2004. Soğuk depoculukta alışılagelen yöntemler, uygulanmayan doğrular ve kalite. Tesisat Mühendisliği Dergisi, 81, s:1-9.
8. Cemeroğlu, B., Yemenicioğlu, A., Özkan, M. 2001. Meyve ve sebzelerin bileşimi ve soğukta depolanması. Gıda Teknolojisi Derneği Yayınları No: 24, Ankara.

9. Chourasia, M.K., Goswami, T.K., 2009. Efficient design, operation, maintance and management of cold storage. e-Journal of Biological Sciences, 1(1): 70-93.
10. Doğan, H., 2010. Uygulamalı havalandırma ve iklimlendirme tekniği. Seçkin yayıncılık, 4. Baskı, 416 s. ISBN: 9789750226045.
11. Hoang, M.L., Verboven, P., De Baerdemaeker, J., Nicolai, B.M., 2000. Analysis of airflow in a cool store by means of computational fluid Dynamics. Int. J. Refrigeration, 23(2): 127-140.
12. Kim, K., Giacomelli, G A., Yoon, J. Y., Sadeneori, S., Son, J.E., Nam, S.W., Lee, I.B., 2007. CFD Modeling to improve the design of a fog system for cooling greenhouses. Japan Agricultural Research Quarterly, 41(4): 283-290 .
13. Moureh, J., Flick, D., 2004. Airflow pattern and temperature distribution in a typical refrigerated truck configuration loaded with pallets. International Journal of Refrigeration, 27: 464-474.
14. Nahor, H.B., Hoanga, M.L., Verbovena, P., Baelmansb, M., Nicolai, B.M., 2004. CFD model of the airflow, heat and mass transfer in cool stores. International Journal of Refrigeration, 28: 368-380.
15. Nahor, H.B., Hoanga, M.L., Verbovena, P., Baelmansb, M., Nicolai, B.M., 2005. CFD model of the airflow, heat and mass transfer in cool stores. International Journal of Refrigeration, 28: 368-380.
16. Pekmezci, M., 1975. Bazı önemli elma ve armut çeşitlerinin solunum klimakterikleri (solunum hızı seyri) ve soğukta muhafazaları üzerine araştırmalar (Doçentlik Tezi), Tarım Orman Bakanlığı Yayınları, Ankara.
17. Sevilgen, G., Kılıç, M., 2007. İnsan vücudundan ortama taşınım, ışınım ve nem transferi ile gerçekleşen ısı transferinin birleşik modellemeyle üç boyutlu sayısal çözümlemesi. VIII. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, 25-28 Ekim 2007, Bildiri Kitabı, s: 341-354.