پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

تعیین شرایط عملکرد بهینه در فرایند خشک کردن گیاه رزماری با استفاده از یک سامانه خشک کن تسمه نقاله ای ترکیبی مجهز به لامپ های مادون قرمز با منبع فوتوولتائیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران.
2 عضو هیات علمی دانشگاه گیلان
3 گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان، شهر رشت، استان گیلان
چکیده
در پژوهش حاضر از یک سامانه خشک‌کن تسمه نقاله‌ای پیوسته ترکیبی شامل آبگرمکن خورشیدی و لامپ‌های مادون قرمز تامین شونده با انرژی خورشیدی برای خشک کردن برگ‌های رزماری استفاده شد و مشخصات عملکرد آن از نظر زمان خشک شدن، انرژی مصرفی کل، نسبت انرژی خورشیدی و بازده انرژی مورد ارزیابی قرار گرفت. در هر آزمایش مقادیر 300 گرمی از برگ‌های تازه برداشت شده رزماری در دمای هوای 50 درجه سلسیوس و مقادیر مختلف سرعت جریان هوای ورودی (7، 8 و 9 متر بر ثانیه) و توان لامپ مادون قرمز (0، 150 و 300 وات) تحت فرایند خشک شدن قرار گرفتند. نقطه بهینه برای شرایط کاری سامانه خشک‌کن با استفاده از روش سطح پاسخ با انتخاب مقادیر مناسب برای سرعت هوای ورودی و توان مادون قرمز بر اساس این معیارها تعیین شد: به حداقل رساندن زمان خشک‌شدن، به حداقل رساندن انرژی مصر‌فی کل، به حداکثر رساندن بازده انرژی و به حداکثر رساندن نسبت انرژی خورشیدی. بر این اساس، نقطه بهینه انتخابی شامل توان مادون قرمز 300 وات و سرعت هوای 85/8 متر بر ثانیه بود. تحت شرایط تعریف شده، مشخصات عملکردی سامانه خشک کن شامل زمان خشک کردن، انرژی مصرفی کل، بازده انرژی و نسبت خورشیدی به ترتیب برابر با 13/149 دقیقه، kJ 91/3868، 37/52 درصد و 57/0 بدست آمد. با توجه به یافته‌های این تحقیق می‌توان نتیجه گرفت که بکارگیری سامانه‌های خشک‌کن توسعه یافته می‌تواند تا حد قابل توجهی نیاز به منابع سوخت فسیلی را کاهش داده و منجر به راندمان عملکردی قابل قبول در فرایند خشک کردن گیاهان دارویی شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

Agh-Khani, M., Abbaspour-Fard, M., Bayati, M., Mortezapour, H., Saedi, S. A., & Moghimi, A. (2013). Investigating the performance of a solar dryer equipped with a closed air circulation system and a moisture absorbent chamber. Journal of Agricultural Machinery, 3(2): 92-103. (In Persian).
 
Aktaş, M., Khanlari, A., Aktekeli, B. & Amini, A. )2017(. Analysis of a new drying chamber for heat pump mint leaves dryer. International Journal of Hydrogen Energy, 42(28): 18034-18044.
 
Assoa, Y.B., Sauzedde, F., Boillot, B. & Boddaert, S. )2017(. Development of a building integrated solar photovoltaic/thermal hybrid drying system. Energy, 128: 755-767.
 
Atalay, H., Coban, M.T., & Kıncay, O. (2017). Modeling of the drying process of apple slices: Application with a solar dryer and the thermal energy storage system. Energy, 134: 382-391.
 
Ceylan, İ., & Gürel, A. E. )2016(. Solar-assisted fluidized bed dryer integrated with a heat pump for mint leaves. Applied Thermal Engineering, 106: 899-905.
 
Duffie, J. A., & Beckman, W. A. )2013(. Solar engineering of thermal processes: John Wiley & Sons.
 
Firouzi, S., Alizadeh, M.R. & Haghtalab, D. )2017(. Energy consumption and rice milling quality upon drying paddy with a newly-designed horizontal rotary dryer. Energy, 119: 629-636.
 
Flamini, G., Cioni, P.L., Morelli, I., Macchia, M., & Ceccarini, L. (2002). Main agronomic− productive characteristics of two ecotypes of Rosmarinus officinalis L. and chemical composition of their essential oils. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50(12): 3512-3517.
 
Gharnasi Gharavi, O., Shamsabadi, H., Afkarisayyah, A., Askari, A., & Rasekh, M. (2017). Optimization of paddy rice drying using response surface methodology. Electronic Journal of Food Processing and Preservation, 10(1): 99-116.
 
Gulcimen, F., Karakaya, H., & Durmus, A. (2016). Drying of sweet basil with solar air collectors. Renewable energy, 93: 77-86.
 
Haloui, M., Louedec, L., Michel, J.-B., & Lyoussi, B. (2000). Experimental diuretic effects of Rosmarinus officinalis and Centaurium erythraea. Journal of ethnopharmacology, 71(3): 465-472.
 
Hosseinzadeh Samani, B., Khoshtaghaza, M., Minaee, S., & Abbasi, S. (2015). Modeling the simultaneous effects of microwave and ultrasound treatments on sour cherry juice using response surface methodology. Journal of Agricultural Science and Technology, 17(4): 837-846.
 
Jafari, H., Kalantari, D., & Azadbakht, M. (2017). Semi-industrial continuous band microwave dryer for energy and exergy analyses, mathematical modeling of paddy drying and its qualitative study. Energy, 138: 1016-1029.
 
Mghazli, S., Ouhammou, M., Hidar, N., Lahnine, L., Idlimam, A., & Mahrouz, M. (2017). Drying characteristics and kinetics solar drying of Moroccan rosemary leaves. Renewable energy, 108: 303-310.
 
Mirzaee, S., Ameri, M., & Ziaforoughi, A. (2020). Experimental Study of an Infrared-Solar Dryer Powered by a Photovoltaic-Thermal System. Modares Mechanical Engineering. 20 (6): 1677-1689. (In Persian).
 
Myers, R.H., Montgomery, D.C., & Anderson-Cook, C.M. (2016). Response surface methodology: process and product optimization using designed experiments: John Wiley & Sons.
 
Nabnean, S., Janjai, S., Thepa, S., Sudaprasert, K., Songprakorp, R., & Bala, B. (2016). Experimental performance of a new design of solar dryer for drying osmotically dehydrated cherry tomatoes. Renewable
     energy, 94: 147-156.
 
Nassiri, S. M., & Etesami, S. M. (2015). Energy Use Efficiency of Different Drying Methods for Two Rough Rice Cultivars. Food Science and Technology, 3(2): 23-28.
 
Nazghelichi, T., Kianmehr, M.H., & Aghbashlo, M. (2010). Thermodynamic analysis of fluidized bed drying of carrot cubes. Energy, 35(12): 4679-4684.
 
Poós, T., & Varju, E. (2017). Drying characteristics of medicinal plants. International Review of Applied Sciences and Engineering, 8(1): 83-91.
 
Pourbagher, R., Rohani, A., Rahmati, M., & Abbaspour-Fard, M. (2018). Modeling and optimization of drying process of paddy in infrared and warm air fluidized bed dryer. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 20(3): 162-171.
 
Qiu, Y., Li, M., Hassanien, R.H.E., Wang, Y., Luo, X., & Yu, Q. (2016). Performance and operation mode analysis of a heat recovery and thermal storage solar-assisted heat pump drying system. Solar Energy, 137: 225-235.
 
Razmipour, M., Alavi Naeini, N., Mortezapour, H., & Ghazanfari, A. (2015). Performance evaluation of solar dryer with a collector with a perforated finned absorber plate equipped with a drying air control system for dill drying. Journal of Agricultural Machinery. 5(1): 134-142. (In Persian).
 
Şevik, S., Aktaş, M., Dolgun, E. C., Arslan, E., & Tuncer, A. D. (2019). Performance analysis of solar and solar-infrared dryer of mint and apple slices using energy-exergy methodology. Solar Energy, 180: 537-549.
 
Sharifi, H., Babapour, Sh., & Sherkati, Sh. (2004). Evaluation of Problems Caused By Thermal Degradation of Consumed Gas in Iran's Thermal Power Stations. Paper presented at the 18th International Conference of Electronics, Tehran, Iran.  
 
Singh, G.D., Sharma, R., Bawa, A., & Saxena, D. (2008). Drying and rehydration characteristics of water chestnut (Trapa natans) as a function of drying air temperature. Journal of Food Engineering, 87(2): 213-221.
 
Soodmand-Moghaddam, S., Sharifi, M., & Zareiforoush, H. (2019). Investigation of fuel consumption and essential oil content in drying process of lemon verbena leaves using a continuous flow dryer equipped with a solar pre-heating system. Journal of Cleaner Production, 233: 1133-1145.
 
Tohidi, M., Sadeghi, M., & Torki-Harchegani, M. (2017). Energy and quality aspects for fixed deep bed drying of paddy. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 70: 519-528.
 
Ullah, F., & Kang, M. (2017). Impact of air flow rate on drying of apples and performance assessment of parabolic trough solar collector. Applied Thermal Engineering, 127: 275-280.
 
Yuan, G., Hong, L., Li, X., Xu, L., Tang, W., & Wang, Z. (2015). Experimental investigation of a solar dryer system for drying carpet. Energy Procedia, 70: 626-633.
 
Ziaforoughi, A., & Esfahani, J.A. (2016). A salient reduction of energy consumption and drying time in a novel PV-solar collector-assisted intermittent infrared dryer. Solar Energy, 136: 428-436.
 
Zoukit, A., El Ferouali, H., Salhi, I., Doubabi, S., & Abdenouri, N. (2019). Simulation, design and experimental performance evaluation of an innovative hybrid solar-gas dryer. Energy, 189: 116279.