پایش پارامترهای مؤثر بر خشک شدن سبزی های برگی در یک خشک کن خورشیدی همرفت اجباری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد

2 دانشیار گروه مکانیک ماشین‌های کشاورزی دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی دانشگاه تهران

3 استاد گروه مکانیک ماشین‌های کشاورزی دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی دانشگاه تهران

چکیده

پایش پارامترهای مؤثر بر خشک‌ شدن محصول به منظور ارزیابی و بررسی دقیق عملکرد سیستم در شرایط واقعی ضروری است.  برای بررسی عملکرد خشک­کن خورشیدی همرفت اجباری طراحی شده جهت خشک کردن سبزی­های برگی و گیاهان دارویی، یک سیستم پایش ساخته شد.  که در آن چند حسگر دما دیجیتالی در نقاط ورودی هوا به جمع‌کننده، خروجی هوا از جمع‌کننده، و خروجی هوا از محفظة خشک­کن قرار داده شده است.  برای ثبت اطلاعات حسگرها و انجام محاسبات، برنامه­ای با استفاده از زبان برنامه نویسی ویژوال بیسیک 6 نوشته شد.  آزمایش­ها در سه تکرار و هر تکرار به مدت 8 ساعت از 10 صبح تا 6 بعد از ظهر در فصل تابستان اجرا شد.  در تمامی آزمایش­ها، محصول (نعنا) به ارتفاع 5 سانتی­متر روی سینی­های محفظة خشک­کن قرار داده شد.  نتایج آزمایش­ها نشان می­دهد که









 





 












 





 



انرژی تابشی در صفحة جمع‌کننده،  انرژی حرارتی جذب شده در جمع‌کننده، و انرژی لازم برای تبخیر محصول رابطه­ای خطی و مستقیم با دما دارند و نیز در فرایند خشک­شدن، انرژی تابشی ابتدا روند افزایشی و سپس کاهشی دارد.  نتایج حاصل از آزمایش­ها همچنین نشان می­دهد که میانگین دماها در ورودی جمع‌کننده، خروجی جمع‌کننده، و خروجی هوا از محفظة خشک­کن به‌ترتیب 1/38، 7/54و 5/45 درجه سانتی­گراد است.  میانگین حداکثر و حداقل بازده انرژی در آزمایش­ها به‌ترتیب 49 و 7/14درصد و دامنة نوسانات آن در محدوده  14 تا 53 درصد است.  میانگین انرژی تابشی و انرژی لازم برای تبخیر رطوبت محصول به‌ترتیب 4/4572 و 2/2772 کیلوژول به دست آمد.  منحنی خشک شدن محصول نیز به ­صورت رابطه­ای نمایی با رابطه و 945/0 =R2 به دست آمد.

عنوان مقاله [English]

Monitoring Effective Parameters of Drying Leafy Vegetables in a Forced-Convection Solar Dryer

چکیده [English]

Monitoring the effective parameters of drying crops is necessary to evaluate and determine system performance under real conditions. Hence, a monitoring system was constructed to determine the performance of a vegetation forced-convection solar dryer. Digital temperature sensors were set up in the air inlet and outlet of the collector and the air outlet of the drying chamber. A program was written using visual Basic 6 software to register sensor data and make calculations. To evaluate the dryer, experiments were carried out over eight hours between 10 am and 6 pm during the summer. Mint was used for drying in all experiments on 5Cm high trays of the dryer chamber. The results showed that the radiation energy, the heat energy absorbed by the collector and the energy required for product evaporation had linear relationships with temperature. Radiation energy increased at first and decreased later during the drying time. The results showed that the average temperature in the collector air inlet, outlet and drying chamber air outlet were 38.1°C, 54.7°C and 45.5°C, respectively. The average maximum and minimum energy efficiency were 49% and 14.7%, respectively. The average radiation energy and required energy for product evaporation were 4572.4 and 2772.2 KJ, respectively. The drying curve was Mwb = 1.827e-0.4857t with R2 = 0.945.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drying Parameters
  • Forced-Convection
  • monitoring
  • solar dryer
Anon. 2006. ASHRAE Psychrometrics charts. http://www.ashrae.org/.
Augustus Leon, M.  Kumar, S. and Bhattacharya, S. C. 2002. A comprehensive procedure for performance evaluation of solar food dryers. J. Renew. Sustain. Energy Rev. 6 ,367-393.
Baha, P. Andoh, Y. H. Saraka, K. J. Koua, K. B. and Toure, S. 2007. Experimental investigation of a solar dryer with natural convective heat flow. J. Renew. Energy. 32, 1817-1829.
Bennamoun, L. and Belhamri, A. 2002. Design and simulation of a solar dryer for agriculture products. J. Food Eng. 59, 259-266.
Dadashzadeh, M. Zomorodian, A. and Mesbahi, Gh. R. 2008. The effect of drying airflow rates and modes of drying on moisture content reduction for grapes in a cabinet type solar dryer. J. Hort. Sci. 22(1): 23-34. (in Farsi)
Duffie, J. A. and Beckman, W. A. 1991. Solar Engineering of Thermal Processes. John Wiley & Sons, NY.
Erfani far, A. and Zomorodian, A. 2005. The effect of two different glass covers (flat and slatted) on thermal efficiency of a porous absorber solar air heater. J. Scie. Agric. 28(1): 63-82. (in Farsi)
Holman, J. P. 1980. Thermodynamics. The 3rd Ed.  McGraw-Hill.  NY.
Ivanoa, D. and Andonov, K. 2001. Analytical and experimental study of combined fruit and vegetable dryer. J. Energy Conv. Manag. 42, 975-983.
Karim, M. A. and Hawlader, M. N. A. 2003. Development of solar air collectors for drying applicationa. J. Energy Conv. Manag. 45(3): 329-344.
Karsli, S. 2006. Performance analysis of new-design solar air collectors for drying applications. J. Renew. Energy. 32, 1645-1660.
Singh, D. and Heldman, R. 2009. Introduction to Food Engineering. The 4th Ed. Academic Press.
Soheili Mehdizadeh, A., Keyhani, A. R., Abbaspoursani, K. and Akram, A. 2006. Design of a forced convection solar dryer for leafy vegetables and evaluation of the solar energy collector performance. J. Agric. Eng. Res. 7(27): 147-163. (in Farsi)
Tripathy, P. P. and Kumar, S. 2009. A methodology for determination of temperature dependent mass transfer coefficients from drying kinetics: Application to solar drying. J. Food Eng. 90, 212-218.
Yaldiz, O. Ertekin, C. and Ibrahim Uzun, H. 2001. Mathematical modeling of thin layer solar drying of Sultana grapes. J. Energy. 26, 457-465.
Zare, D., Zomorodian, A. and Ghasem Khani, H. 2005. The effect of mass flow rate and time of crop discharge, on the rate of rough rice drying in semi-continuous solar dryer. J. Sci. Technol. Agric. Natural Res. 9(1): 251-264. (in Farsi)
Zomorodian, A. and Allameh, A. 2002. Evaluation of thin layer drying process for paddies and determining an appropriate grain thin layer depth using a natural convection pilot solar dryer. J. Sci. Technol. Agric. Natural Res. 6(1): 209-218. (in Farsi)