مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی عددی انتقال حرارت و جرم در ماده متخلخل در حضور شارحرارتی بیو شیمیایی

نویسندگان
1 استادیار دانشگاه صنعتی شاهرود
2 دانشگاه صنعتی شاهرود
چکیده
در این مقاله به بررسی عددی انتقال حرارت جابجایی در یک ماده متخلخل، در حضور شار حرارتی بیو‌شیمیایی پرداخته می‌شود. در این بررسی، فرض می‌شود که محیط مورد نظر، یک محیط متخلخل همگن بوده و از مدل دارسی برای معادله مومنتوم استفاده می‌شود. محفظه حاوی ماده متخلخل، شامل دو جزء غلظت بوده که جزء اول توده زیستی و جزء دوم ماده مصرفی است. ماده مصرفی توسط توده زیستی مصرف می‌شود. ضمن مصرف این ماده توسط توده زیستی، واکنش شیمیایی صورت گرفته، گرما تولید می‌شود که این گرما تابعی از تغییرات غلظت جزء مصرفی در محیط می‌باشد. برای تکمیل معادلات حاکم، از مدل مونود برای بیان نرخ غلظت‌های مصرفی و تولیدی استفاده می‌شود. گرمای تولیدی، نرخ رشد غلظت توده زیستی، نرخ مصرف ماده مصرفی، توزیع دما در حفره و عدد ناسلت محلی روی دیواره برای ضرایب تخلخل متفاوت، مورد مطالعه قرار می‌گیرد. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که افزایش نسبت تخلخل در محیط مورد مطالعه، باعث افزایش گرمای تولیدی بیوشیمیایی در محفظه می شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Heat and Mass Transfer in a Porous Enclosure in the Presence of Biochemical Heat Source

نویسنده English

Mohsen Nazari 1
1 Assistant Prof. of Mechanical Eng. Shahrood Univ. of Technology
چکیده English

In the present study, natural convection in a porous cavity in the presence of a non-isothermal biochemical heat source is investigated numerically. The porous cavity is assumed to be homogenous and the Darcy model is used for the momentum equation. The porous cavity includes two species namely biomass and substrate. The heat source generated in the cavity is equal to the rate of consumption of the substrate by the biomass. The bio-chemical source in the energy equation is proportional to the generation rate of solute concentration governed by a Monod model. Heat generation in the porous media, the rate of consumption of a substrate by a biomass, temperature distribution in the cavity, and the local Nusselt number are analyzed completely. The effect of porosity on the biochemical process is completely analyzed in this paper. Results showed that increasing the porosity leads to an increase in the bio-chemical heat generation in the cavity.

کلیدواژه‌ها English

Free Convection
Biomass
Biochemical Heat Source
Monod Model