مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه آزمایشگاهی خشک‌کن فروسرخ- خورشیدی با سامانه فتوولتائیک- حرارتی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
چکیده
در مطالعه حاضر یک خشک‌کن فروسرخ- خورشیدی که انرژی آن به‌وسیله یک سیستم فتوولتائیک- حرارتی تامین می‌شد، در دانشگاه شهید باهنر کرمان طراحی، ساخت و مورد آزمایش قرار گرفت. زمان و دمای خشک‌شدن و مقدار انرژی الکتریکی مصرفی در حین فرآیند خشک‌شدن برای برش‌های سیب‌زمینی با ضخامت ۳ و ۷میلی‌متر در سیستم خشک‌کن ترکیبی مورد بررسی قرار گرفت. پارامتر کنترل‌شده در این تحقیق، میزان دبی هوای ورودی به سیستم فتوولتائیک- حرارتی بود که تامین این مقادیر مختلف دبی توسط یک فن انجام گرفت. انرژی الکتریکی این فن به‌صورت مستقیم از پنل‌های فتوولتائیک تامین شد و مقدار باقی‌مانده انرژی الکتریکی تولیدی توسط پنل‌ها به یک منبع تابشی فروسرخ جهت خشک‌کردن محصول انتقال یافت. بررسی‌ها نشان داد که بهترین شرایط خشک‌کردن در دبی ۰/۰۰۴کیلوگرم بر ثانیه همراه با منبع تابشی است. مزیت قابل توجه این سامانه در مقایسه با سامانه‌هایی که فقط از منبع تابشی یا فقط از هوای داغ استفاده می‌کنند و همچنین سامانه‌هایی که بخشی از انرژی الکتریکی یا کل انرژی الکتریکی سامانه توسط جریان برق شهر تامین می‌شود، کاهش قابل توجه زمان فرآیند خشک‌شدن و انرژی مصرفی، و همچنین تامین کل انرژی مصرفی آن توسط انرژی خورشیدی است. همچنین این سامانه به‌صورتی طراحی شد که گرمای پنل‌های فتوولتائیک به هوای ورودی جمع‌کننده فتوولتائیک- حرارتی منتقل شود و باعث افزایش دمای هوای عبوری و کاهش دمای پنل‌ها شود تا بازده حرارتی و الکتریکی سیستم فتوولتائیک- حرارتی افزایش یابد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Experimental Study of an Infrared-Solar Dryer Powered by a Photovoltaic-Thermal System

نویسندگان English

S. Mirzaee
M. Ameri
A. Ziaforoughi
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده English

In the current study, an infrared-solar dryer powered by a photovoltaic-thermal system was designed, manufactured and tested in the Shahid Bahonar University of Kerman. The drying time, temperature, and the amount of electrical energy consumed during the drying process were investigated for potato slices with thicknesses of 3 and 7mm in the dryer. The amount of airflow rate in the photovoltaic-thermal system, which was supplied by a fan, was controlled during the experiments. The power of this fan was supplied directly from photovoltaic panels and the remaining amount of electrical energy produced by the panels was transferred to an infrared radiation source for drying the product. The results showed that the best drying condition is at 0.004kg/s with the radiation source. The significant advantage of this system compared to systems that use only the radiating source or hot air, as well as systems that part of their electricity or total electricity is provided by the city's electricity, is a significant reduction in time of drying process and energy consumption, along with is that the total energy for the drying process is provided by solar energy. The system was also designed to transfer the heat of the photovoltaic panels to the inlet air of photovoltaic-thermal collector to increase the temperature of the air and decrease the photovoltaic temperature and therefore to improve the thermal and electrical energy efficiency.

کلیدواژه‌ها English

Solar dryer
Infrared Wave
Photovoltaic Panel
Photovoltaic-Thermal Collector
Delgado JMPQ, Gilson Barbosa De Lima A. Drying and energy technologies. 1St Edition. London:Springer; 2016. [Link] [DOI:10.1007/978-3-319-19767-8]
Afzal TM, Abe T. Some fundamental attributes of far infrared radiation drying of potato. Drying Technology. 1999;17(1-2):138-155. [Link] [DOI:10.1080/07373939908917522]
Ziaforoughi A, Esfahani JA. A salient reduction of energy consumption and drying time in a novel PV-solar collector-assisted intermittent infrared dryer. Solar Energy. 2016;136:428-436. [Link] [DOI:10.1016/j.solener.2016.07.025]
Horuz E, Bozkurt H, Karataş H, Maskan M. Simultaneous application of microwave energy and hot air to whole drying process of apple slices: Drying kinetics, modeling, temperature profile and energy aspect. Heat and Mass Transfer. 2018;54(2):425-436. [Link] [DOI:10.1007/s00231-017-2152-y]
Eltawil MA, Azam MM, Alghannam AO. Solar PV powered mixed-mode tunnel dryer for drying potato chips. Renewable Energy. 2018;116:594-605. [Link] [DOI:10.1016/j.renene.2017.10.007]
Nathakaranakule A, Jaiboon P, Soponronnarit S. Far-infrared radiation assisted drying of longan fruit. Journal of Food Engineering. 2010;100(4):662-668. [Link] [DOI:10.1016/j.jfoodeng.2010.05.016]
Tuncel NB, Yilmaz N, Kocabiyik H, Ozturk N, Tunçel M. The effects of infrared and hot air drying on some properties of corn (Zea mays). Journal of Food Agriculture & Enviroment. 2010;8(1):63-68. [Link]
Hebbar HU, Vishwanathan K, Ramesh M. Development of combined infrared and hot air dryer for vegetables. Journal of Food Engineering. 2004;65(4):557-563. [Link] [DOI:10.1016/j.jfoodeng.2004.02.020]
Supmoon N, Noomhorm A. Influence of combined hot air impingement and infrared drying on drying kinetics and physical properties of potato chips. Drying Technology. 2013;31(1):24-31. [Link] [DOI:10.1080/07373937.2012.711792]
Dorouzi M, Mortezapour H, Akhavan H-R, Moghaddam AG. Tomato slices drying in a liquid desiccant-assisted solar dryer coupled with a photovoltaic-thermal regeneration system. Solar Energy. 2018;162:364-371. [Link] [DOI:10.1016/j.solener.2018.01.025]
Beckman WA, Duffie JA . Solar engineering of thermal processes. 4th Edition. Hoboken: Wiley Online Library; 2013. [Link]
Helrich K. Official methods of analysis of the Association of Official Analytical Chemists. 15th Edition. Arlington: The Association; 1990. [Link]
Pan Z, Atungulu GG. Infrared heating for food and agricultural processing (Contemporary Food Engineering Book 14). 1st Edition. Florida: CRC Press; 2010. [Link] [DOI:10.1201/9781420090994]