Numerical modeling and experimental verification of time-dependent phase change in foodstuff
Gıdalarda zamana bağlı faz değişiminin sayısal modellenmesi ve deneysel doğrulanması
- Tez No: 691489
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HASAN BEDİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Bu çalışmada sığır etinde zamana bağlı faz değişimi sayısal olarak modellenir ve sonuçlar deneysel olarak doğrulanır. Sığır etinin ısıl özellikleri sıcaklıkla önemli ölçüde değişir ve saf bir malzemeden farklı olarak, faz değişimi belirli bir sıcaklık aralığında gerçekleşir. Bu nedenle, yoğunluk hariç, sıcaklığın bir fonksiyonu olarak ifade edilir. Görünür ısı kapasitesi yöntemi, faz değişim modeli olarak kullanılır. Sığır etinin özgül ısısı ve ısıl iletkenliği, sırasıyla diferansiyel taramalı kalorimetri ve ısı akış ölçer ile ölçülür. İnsanlar genellikle sığır etini dondurucu bölmesine koymadan önce streç filmle kaplarlar. Bu nedenle, kullanıcı davranışını simüle etmek ve karmaşıklığı azaltmak için soğutma havası ile sığır eti arasındaki kütle geçişi ihmal edilir. Soğutma havası donmayı önemli ölçüde etkilediği için simülasyonlara dahil edilir. Hem simülasyonlarda hem de deneylerde buzdolabı kullanıllır. Soğutma sistemi, hava hızı, sirkülasyon sistemi ve raf tasarımının dana etinin faz değişim sürecine etkisini belirleyecek şekilde güncellenmiştir. Üç farklı fan hızının, iki alternatif üfleme yönteminin ve üç ayrı raf tasarımının etkisi derinlemesine incelenir. Sıcaklık dağılımı ve donma süresi açısından simülasyon ve deney sonuçlarının karşılaştırılması, sayısal sonuçların deneysel ölçümlerle uyum içinde olduğunu gösterir. Beklendiği gibi dana etinin donma süresi azalırken fan hızı da yükselir. Raf tasarımının sığır etinin dondurulmasına etkisi değerlendirilir. Sonuçlar, hava debisi artırılmasa bile raf tasarımı ile iletimle ısı transfer hızının artırılarak daha optimum dondurma işleminin elde edilebileceğini gösterir. Ayrıca üstten üfleme yönteminin, dondurma işlemi sırasında sığır etinde daha homojen bir sıcaklık değişimine yol açtığı görülür.
Özet (Çeviri)
Time-dependent phase change in beef is modeled numerically and the results are verified experimentally. The thermal properties of beef significantly change with temperature and unlike for a pure material, the phase change occurs in a certain temperature range. Therefore, they are expressed as a function of temperature. The apparent heat capacity method is used as the phase-change model. The specific heat and the thermal conductivity of beef are measured with differential scanning calorimetry and heat flow meter, respectively. People typically cover beef with a stretch film before they put it in a freezer compartment. Hence to simulate user behavior, and also to reduce complexity mass transfer between cooling air and the beef is neglected. Since cooling air considerably impacts the freezing, it is included in the simulations. A refrigerator is utilized in both the simulations and the experiments. Its cooling system is updated so as to determine the effect of air velocity, circulation system and shelf design on the phase change process of beef. The influence of three different fan speed, two alternative blowing methods and three discrete shelf designs are investigated. A comparison of results of simulations and experiments in terms of temperature distribution and freezing time, shows that the numerical results are in agreement with the experimental measurements. As it is expected, the freezing time of beef decreases, while the fan speed is increased. The results show that more optimum freezing process could be obtained by increasing conduction heat transfer rate with the shelf design even if air flow rate is not increased. Moreover, it is observed that the top blowing method leads to a more uniform temperature gradient in beef during the freezing process.
Benzer Tezler
- Jenerik denizaltı geometrisinin katsayı tabanlı manevrakarakteristiklerinin had ve analitik çözüm yöntemleri ile analizi
Analysis of coefficient-based maneuvering characteristics of generic submarine geometry by CFD and analytical solution method
OĞUZHAN KIRIKBAŞ
Doktora
Türkçe
2024
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAKİR BAL
- Ağır ticari aracın dizel motoruna ait egzoz manifoldunun ısıl olarak incelenmesi
Thermal investigation of exhaust manifold for a heavy commercial vehicle diesel engine
BURAK YALÇINDAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL CEM PARMAKSIZOĞLU
- Faz değiştiren malzemelerin parabolik güneş kollektörlerine entegrasyonu ve etkileri
Integration of phase changing materials in parabolic solar collectors and their effects
GÜLDEN ADIYAMAN
Doktora
Türkçe
2024
EnerjiBaşkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT ÇOLAK
- Sürekli mıknatıslı senkron motorlarda moment kalitesini artırmaya yönelik melez mıknatıs yerleşimli yeni bir rotor yapısı tasarımı ve deneysel doğrulaması
A new permanent magnet hybrid sychronous motor design, prototype manufacturing and experimental verification to improve torque quality
OĞUZHAN OCAK
Doktora
Türkçe
2021
Mekatronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN AYDIN
- Investigation of the effect of heat treatments on the formability of the 6061 Al alloy
Isıl işlemlerin 6061 Al alaşımının şekillendirilebilirliğineetkisinin incelenmesi
RAŞİD AHMED YILDIZ
Doktora
İngilizce
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAFAK YILMAZ