شبیه‌سازی جریان هوا در داخل خشک‌کن‌های خورشیدی گلخانه‌ای برای اقلیم اصفهان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی مکانیک، واحد شهر مجلسی، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

چکیده

خشک‌کردن گلخانه‌ای یکی از انواع روش‌های خشک‌کردن می‌باشد که توانایی خشک کردن مقدار زیادی از محصولات کشاورزی را به صورت یکجا دارد. در تمام مدل‌های خشک‌کن گلخانه‌ای از انرژی تابشی خورشید استفاده می‌گردد. خشک‌کن-های گلخانه‌ای از نظر شکل ظاهری کاملا شبیه گلخانه هستند که هوای داخل آن توسط انرژی تابشی خورشیدی گرم شده و مواد خشک شدنی در داخل آن خشک می‌شوند. با توجه به اینکه بخش وسیعی از استان اصفهان را اقلیم خشک در برگرفته و دارای 300 روز آفتابی در سال است، پتانسیل بالایی برای استفاده از این نوع خشک‌کن در استان اصفهان وجود دارد. عمل خشک کردن در این خشک‌کن‌ها بستگی به ویژگی‌های جریان هوا و هندسه محفظه خشک‌کن دارد. لذا هدف از این تحقیق، پیش‌بینی رفتار جریان هوای داخل محفظه انواع خشک‌کن گلخانه‌ای با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) برای اقلیم اصفهان است. به همین منظور، اثر شدت تابش نور خورشید و هندسه بیرونی خشک‌کن روی سرعت، دما و فشار هوای داخل محفظه، توسط نرم افزار Ansys Fluent 18 بررسی گردید. در این تحقیق، چهار نوع هندسه رایج برای خشک‌کن گلخانه‌ای مورد ارزیابی قرار گرفت. این چهار نوع هندسه به ترتیب شامل گلخانه با سقف محدب، گلخانه با سقف شیبدار یکطرفه، گلخانه با سقف شیبدار دو طرفه و گلخانه با سقف محدب و دیواره‌های عمودی است. اعتبار‌سنجی نتایج شبیه‌سازی از طریق مقایسه با نتایج تجربی بدست آمده از سایر محققین انجام گرفت. نتایج نشان داد که گلخانه با سقف محدب و دیواره‌های عمودی بهترین عملکرد را در یکنواختی سرعت جریان هوا در داخل خشک‌کن داشت. همچنین بهترین عملکرد در توزیع یکنواخت دمای هوای داخل خشک‌کن مربوط به گلخانه با سقف شیبدار دو طرفه و گلخانه با سقف محدب و دیواره‌های عمودی بود. کمترین فشار هوای داخل محفظه خشک‌کن مربوط به گلخانه با سقف محدب بود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Simulation of airflow inside greenhouse solar dryers for Isfahan climate

چکیده [English]

Greenhouse drying is one of the drying methods that can dry large amounts of agricultural products simultaneously. All greenhouse dryer models use solar radiation energy. Greenhouse dryers are very similar in appearance to a greenhouse in that the air inside is  heated by solar radiation, and the desiccants are dried inside. Because a large part of Isfahan province has a dry climate and has 300 sunny days a year, there is a high potential for using this type of dryer. The performance of this dryer depends on the airflow characteristics and the geometry of the dryer chamber. Therefore, this study aims to predict the behavior of airflow inside the chamber of greenhouse dryers using computational fluid dynamics (CFD) for the climate of Isfahan. For this purpose, the effect of sunlight intensity and external geometry of the dryer on the speed, temperature, and air pressure inside the chamber was investigated by Ansys Fluent 18 software. This study evaluated four common types of geometries for greenhouse dryers. These four types of geometry include a greenhouse with a convex roof, a one-sided sloping roof, a double-sided sloping roof, and a greenhouse with a convex roof and vertical walls, respectively. The simulation results were validated by comparison with experimental results obtained from other researchers. The results showed that the greenhouse with a convex roof and vertical walls had the best performance in the uniformity of airflow velocity inside the dryer. Also, the best performance in the uniform air temperature distribution inside the dryer was related to the double-sided sloping roof and the greenhouse with a convex roof and vertical walls. The lowest air pressure inside the dryer chamber was associated with the geometry of the greenhouse with the convex roof.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Airflow
  • Crops
  • Computational fluid dynamics
  • Greenhouse solar dryer
  • Sunlight intensity