تحليل عددي تاثير ميدان الكتريكي بر انتقال جرم از يك جسم مرطوب

Numerical analysis of the electric field effect on mass transfer through a moist object

در اين مقاله، انتقال جرم در فرآيند خشك‌كردن يك جسم مرطوب تحت تاثير ميدان الكتريكي در يك كانال مسطح به صورت دو بعدي مورد مطالعه عددي قرار گرفته است. براي حل معادلات ميدان‌هاي الكتريكي، جريان، دما و غلظت در فاز سيال و همچنين ميدان‌هاي دما و رطوبت در جسم مرطوب از روش حجم محدود استفاده شده است. شبيه‌سازي‌هاي عددي با استفاده از يك شبكه سازمان‌يافته، غيريكنواخت و چهار وجهي، با مدل آشفتگي كي- اپسيلون استاندارد انجام شده است. دماي اوليه جسم مرطوب برابر با دماي هواي ورودي مي‌باشد. در اين مطالعه، ابتدا نتايج عددي با داده‌هاي تجربي مقايسه شده كه از تطابق قابل قبولي برخوردارند. سپس تاثير عدد رينولدز، ولتاژ اعمالي و مكان الكترود تزريق‌كننده بر نرخ خشك‌كردن جسم مرطوب ارزيابي شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه بدون اعمال ميدان الكتريكي، با افزايش عدد رينولدز نرخ خشك‌كردن جسم مرطوب افزايش مي‌يابد. همچنين در حضور ميدان الكتريكي با ثابت ماندن عدد رينولدز، با افزايش ولتاژ اعمالي تاثير پديده الكتروهيدروديناميك بر نرخ خشك‌كردن افزايش مي‌يابد. علاوه بر اين نتايج حاكي از آن است كه با نزديك شدن الكترود تزريق‌كننده به سمت لبه حمله جسم مرطوب، تبخير رطوبت به بيشينه مقدار خود مي‌رسد.

In this paper, a two-dimensional numerical approach is used to study the mass transfer in drying process of a moist object affected by electric field in a smooth channel. Finite volume method is used to solve governing equations of electric, flow, temperature, and the concentration fields in flow phase, as well as the temperature and the moisture fields in the moist object. The computational methodology includes the use of a structured, non-uniform quadrilateral grid, and the Standard K-ɛ model was adopted as the turbulence model. The initial temperature of moist object is equal to the air temperature. In this study, firstly, the computed results are compared with the experimental data and the results are in good agree very well. Secondly, the effect of Reynolds number, applied voltage and the position of the emitting electrode on the drying rate of moist object is evaluated. The numerical results show that the drying rate of moist object with increment Reynolds number enhances without the electric field. Also, in presence of electric field, in constant Reynolds the influence of EHD phenomenon on the drying rate increases with increment of applied voltage. In addition, the results show that as the electrode position is established toward the leading edge of moist object, the maximum moisture evaporation reaches.