3 tepsili endüstriyel gıda fırınının pişirme hacmi içindeki momentum ve ısıl mekanizmalarının farklı çalışma şartlarında nümerik incelenmesi
Numerical investigation of heat and momentum mechanism of industrial food oven with 3 trayed under different operation conditions
Yazar: BURAK KİŞİN
Danışman: PROF. DR. ABDURRAHMAN ALPER ÖZALP
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Termodinamik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Sayısal akışkanlar dinamiği = Computational fluids dynamic ; Zorlanmış taşınım = Forced convection

Özet:
Bu çalışmanın amacı öncelikli olarak 3 tepsili endüstriyel gıda fırınında pişirme verimi artırmak üzere kullanılan fan ve ısıtıcıların pişirme üzerindeki etkisini nümerik incelemektir. Çalışma bilgisayar ortamında parametrik olarak iki farklı ısıtıcı ve iki farklı fan eğrisine sahip fan ile gerçekleştirilmiştir. Çalışmada kullanılan ısıtıcılar 1 ve 1,5 kw değerindedir. Fanlar ise aynı basınç farkı durumunda farklı debilerde akış sağlamaktadır. Fanların üfleme ağızları fırının arka tarafına üst üste paralel şekilde konumlandırılmıştır. Arkadan üflenen havanın fırının ön camına çarptıktan sonra tepsi rafları ile fırın kabini arasında bulunan boşluktan emişi gerçekleştirilerek hava çevrimi sağlanmaktadır. Yukarıda belirtilen parametreler dışında fırının pişirme veriminin artırılması amacı ile fanların üfleme ağızlarının olduğu fırının arka yüzeyinde hareketli dikey kanatlar konumlandırılmıştır. Bu kanatlar pişirme sırasında belirli bir açıda hareket ederek fırın içindeki havanın nispeten daha soğuk olan bölgelerine ulaştırılması amaçlanmıştır. Çalışmada dikkate alınan diğer konu ise bu kanat hareketinin pişirmeye olan etkisidir.
Bahsedilen unsurların etkisi ise tepsi yüzey sıcaklıklarının tespiti ile değerlendirilmektedir. Kanat açısının tepsi sıcaklığına olan etkisi bazı senaryolarda seçilen bölgelerde 5°C'ye kadar olumlu katkı sağlarken, bazı senaryolarda seçilen bölgelerde 5°C'ye kadar düşme gözlemlenmiştir. Bunun haricinde ısıtıcı ve fan kombinasyonlarının verime olan etkisinin olumlu olabilmesi için uyum halinde olması gerektiği görülmüştür. Düşük debili fan ve düşük kapasiteli ısıtıcı olan fırındaki en yüksek ve en düşük sıcaklık farkı 5,40°C derece iken fan debisinin yükseltilmesi bu farkı 3,61°C indirmektedir fakat ısıtıcı kapasitesinin yükseltilmesi ise sıcaklık farkını 5,91°C' ye kadar yükseltmektedir.

Abstract:
The aim of this study is to numerically examine the effect of the fans and heaters used in the 3-tray industrial food oven to increase the cooking efficiency. The study was carried out parametrically with two different heaters and two different fan curves. The heaters used in the study are 1 and 1.5 kw. The fans provide flow at different flow rates in the same pressure difference. The blowing nozzles of the fans are positioned parallel to the back of the oven. Air circulation is ensured by absorbing the air blown from the back through the space between the tray shelves and the oven cabin after it hits the windshield of the oven. In order to increase the cooking efficiency of the oven, except for the above mentioned parameters, vertical blades are located on the back surface of the oven, where the fans have blowing nozzles. These wings are intended to move at a certain angle during cooking to deliver the air inside the oven to relatively cooler areas. Another issue considered in the study is the effect of this wing movement on cooking. The effect of the mentioned elements is evaluated by determining the tray surface temperatures. While the effect of the flap angle on the tray temperature contributes up to 5°C in the selected regions in some scenarios, a decrease of up to 5°C in the selected regions has been observed in some scenarios. Apart from this, it has been observed that the combination of heater and fan combinations must be in harmony in order to have a positive effect. While the highest and lowest temperature difference in the oven, which is a low flow fan and low capacity heater, is 5,40°C, increasing the fan flow decreases this difference to 3,61°C, but increasing the heater capacity increases the temperature difference up to 5,91°C.