بررسی تاثیر میدان مغناطیس حاصل از پیچه هلمهولتز بر نرخ تبخیر آب در یک خشک‌کن همرفتی هوای گرم

ماشین های کشاورزی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 23 تیر 1404   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.2025.91869.1337

نویسندگان

حمید محمدی نژاد؛ محمدحسین آق خانی^* ؛ حسن صدرنیا

گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

کاهش رطوبت در محصولات غذایی برای حفظ بهتر آن‌ها بسیار معمول بوده و یکی از روش‌های نگهداری مواد غذایی تبخیر آب و خشک‌کردن آن‌ها می‌باشد، که در روش‌های خشک کردن سنتی اتلاف انرژی، زمان طولانی و تاثیر نامطلوب بر کیفیت محصولات قابل‌مشاهده است، بنابراین استفاده از روش‌هایی جهت بهبود و رفع این‌گونه محدودیت‌ها و افزایش راندمان خشک کردن لازم و ضروری می‌باشد. در این خصوص تاثیر میدان مغناطیس بر نرخ تبخیر آب موضوعی است که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش، خشک‌کنی با هوای گرم و محفظه‌ای برای اعمال میدان مغناطیس در محدوده دمایی 30 تا 70 درجه سانتی‌گراد و شدت‌های میدان مغناطیس 0 تا 130 میلی‌تسلا به‌کار گرفته شد. مطابق نتایج به‌دست‌آمده، با اعمال میدان مغناطیس در مدت زمان 120 دقیقه، بیشترین میزان تبخیر مربوط به تیمار 70 درجه و میدان مغناطیس 130 میلی‌تسلا به مقدار 94.7 درصد وزن اولیه نمونه و کمترین مقدار تبخیر مربوط به تیمار 30 درجه سانتی‌گراد و میدان مغناطیس صفر به مقدار 43.7 درصد وزن نمونه اولیه بود. در دمای 30 درجه سانتی‌گراد، با افزایش شدت میدان مغناطیس به 130 میلی‌تسلا درصد وزنی تبخیر آب به مقدار 15.9 درصد افزایش یافت که این روند در دمای 50 و 70 درجه سانتی‌گراد نیز مشاهده گردید و به‌ترتیب مقادیر 29.5 و 28.2 درصد افزایش تبخیر نسبت به میدان مغناطیس صفر مشاهده گردید. درخصوص انرژی مصرف‌شده جهت تبخیر یک گرم آب در طی مدت زمان 120 دقیقه بیشترین انرژی مصرفی به‌دست‌آمده مربوط به تیمار 70 درجه بدون اعمال میدان مغناطیس به مقدار 200.1 کیلوژول و کمترین اندازه مربوط به تیمار 30 درجه سانتی‌گراد و میدان مغناطیس 60 میلی‌تسلا و مقدار 66.3 کیلوژول بود. بیشترین کاهش مصرف انرژی با اعمال میدان مغناطیس جهت تبخیر یک گرم آب نسبت به تیمار صفر میدان مغناطیس در همان سطح، مقدار 26.55% مربوط به تیمار 50 درجه سانتی‌گراد و میدان مغناطیس 130 میلی‌تسلا به مقدار 48.3 کیلوژول در مدت زمان 120 دقیقه به‌دست آمد.

کلیدواژه‌ها

انرژی مصرفی؛ تبخیر آب؛ دما؛ میدان مغناطیس

مراجع

1. Amor, H. B., Elaoud, A., Salah, N. B., & Elmoueddeb, K. (2017). Effect of magnetic treatment on surface tension and water evaporation. International Journal of Advance Industrial Engineering, 5(03). https://doi.org/10.14741/Ijae/5.4
2. Beiranvand, R. (2013). Analyzing the uniformity of the generated magnetic field by a practical one-dimensional Helmholtz coils system. Review of Scientific Instruments, 84(7). https://doi.org/10.1063/1.4813275
3. Chang, K. T., & Weng, C. I. (2006). The effect of an external magnetic field on the structure of liquid water using molecular dynamics simulation. Journal of Applied Physics, 100(4). https://doi.org/10.1063/1.2335971
4. Chibowski, E., Szcześ, A., & Hołysz, L. (2018). Influence of magnetic field on evaporation rate and surface tension of water. Colloids and Interfaces, 2(4), 68. https://doi.org/10.3390/colloids2040068
5. Dueñas, J. A., Weiland, C., García-Selfa, I., & Ruíz-Rodríguez, F. J. (2021). Magnetic influence on water evaporation rate: an empirical triadic model. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 539, 168377. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2021.168377
6. Gąstoł, M., & Błaszczyk, U. (2024). Effect of magnetic field and UV-C radiation on postharvest fruit properties. Agriculture, 14(7), 1167. https://doi.org/10.3390/agriculture14071167
7. Guo, Y. Z., Yin, D. C., Cao, H. L., Shi, J. Y., Zhang, C. Y., Liu, Y. M., ... & Shang, P. (2012). Evaporation rate of water as a function of a magnetic field and field gradient. International Journal of Molecular Sciences, 13(12), 16916-16928. https://doi.org/10.3390/ijms131216916
8. Hosoda, H., Mori, H., Sogoshi, N., Nagasawa, A., & Nakabayashi, S. (2004). Refractive indices of water and aqueous electrolyte solutions under high magnetic fields. The Journal of Physical Chemistry A, 108(9), 1461-1464. https://doi.org/10.1021/jp0310145
9. Krems, R. V. (2004). Breaking van der Waals molecules with magnetic fields. Physical Review Letters, 93(1), 013201. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.013201
10. Min, D., Zhou, W., Qing, Y., Luo, F., & Zhu, D. (2017). Greatly enhanced microwave absorption properties of highly oriented flake carbonyl iron/epoxy resin composites under applied magnetic field. Journal of Materials Science, 52, 2373-2383. https://doi.org/10.1007/s10853-016-0532-1
11. Nakagawa, J., Hirota, N., Kitazawa, K., & Shoda, M. (1999). Magnetic field enhancement of water vaporization. Journal of applied physics, 86(5), 2923-2925. https://doi.org/10.1063/1.371144
12. Nieves, F. J., Bayón, A., & Gascón, F. (2019). Optimization of the magnetic field homogeneity of circular and conical coil pairs. Review of Scientific Instruments, 90(4). https://doi.org/10.1063/1.5079476
13. Otsuka, I., & Ozeki, S. (2006). Does magnetic treatment of water change its properties. The Journal of Physical Chemistry B, 110(4), 1509-1512. https://doi.org/10.1021/jp056198x
14. Rashid, F. L., Hassan, N. M., Mashot, J. A., & Hashim, A. (2013). Increasing water evaporation rate by magnetic field. International Science and Investigation Journal, 2(3), 61-68.
15. Saqib, M., Francis, S. N., & Francis, J. N. (2020, March). Design and development of Helmholtz coils for magnetic field. In 2020 International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE)(pp. 1-5). IEEE. https://doi.org/1109/REEPE49198.2020.9059109
16. Seyfi, A., Afzalzadeh, R., & Hajnorouzi, A. (2017). Increase in water evaporation rate with increase in static magnetic field perpendicular to water-air interface. Chemical Engineering and Processing-Process Intensification, 120, 195-200. https://doi.org/10.1016/j.cep.2017.06.009
17. Toledo, E. J., Ramalho, T. C., & Magriotis, Z. M. (2008). Influence of magnetic field on physical–chemical properties of the liquid water: Insights from experimental and theoretical models. Journal of Molecular Structure, 888(1-3), 409-415. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2008.01.010
18. Wang, Y., Wei, H., & Li, Z. (2018). Effect of magnetic field on the physical properties of water. Results in Physics, 8, 262-267. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2017.12.022