تحلیل انرژی و اکسرژی فرآیند خشک‌کردن برگ‌های به‌لیمو در یک خشک‌کن خورشیدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مهدی مرادی
• جاوید قاسمی
• هادی عظیمی نژادیان

گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

https://doi.org/10.22067/jam.v11i2.85801

چکیده

در تحقیق حاضر، یک خشک‌کن خورشیدی کابینتی به‌منظور تحلیل انرژی و اکسرژی فرآیند خشک‌شدن برگ‌های به‌لیمو مورد استفاده قرارگرفت. این خشک‌کن دارای یک صفحه جمع‌کننده تخت به رنگ تیره بود که تحت زاویه 45 درجه نسبت به سطح افق مستقر شد. یک دمنده الکتریکی در قسمت پایین جمع‌کننده نصب شده‌بود تا هوای محیط را از روی این جمع‌کننده که با انرژی خورشید گرم ‌شده‌بود، عبور داده و سپس هوای گرم‌شده را به داخل محفظه خشک‌کن ارسال کرده و موجب خشک‌کردن برگ‌های به‌لیمو شود. به‌منظور ارزیابی دستگاه مذکور، سه سطح مختلف دمای هوای خشک‌کننده (30، 40 و 50 درجه‌سلسیوس) و سه سطح سرعت هوای خشک‌کننده (2، 2.5 و 3 متربرثانیه) اعمال‌گردید. حسگرهایی در نقاط مختلف دستگاه نصب شد تا دما و رطوبت را به‌صورت لحظه‌ای اندازه گرفته و در پردازنده مرکزی ذخیره‌سازی کند. با استفاده از این اطلاعات، تحلیل انرژی و اکسرژی انجام گرفت. براین اساس، با کاهش دما و افزایش سرعت، مقدار بازدهی انرژی افزایش‌یافته در صورتی‌که با افزایش سرعت و دما، بازدهی اکسرژی افزایش‌می‌یابد. بیشترین بازدهی ‌‌انرژی در آزمایشی با دمای 30 درجه‌سلسیوس و سرعت 3 متربرثانیه و بیشترین مقدار بازدهی ‌اکسرژی در آزمایشی با سرعت 3 متربرثانیه و دمای 50 درجه‌سلسیوس به‌دست آمد. از آن‌جایی‌که اکسرژی، انرژی قابل دسترسی سیستم را ارزیابی می‌کند، بازدهی‌اکسرژی در دمای 50 درجه‌سلسیوس حداکثر بوده ولی مقدار زیادی از این انرژی در دمای 50 درجه سلسیوس هدر می‌رود. از این‌رو مناسب‌ترین حالت، خشک‌کردن با سرعت 3 متربرثانیه و دمای 30 درجه‌سلسیوس می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

• انرژی ویژه خشک کردن
• بازدهی انرژی
• دی اکسید کربن
• منابع انرژی تجدیدپذیر

20.1001.1.22286829.1400.11.2.22.7

Open Access

©2020 The author(s). This article is licensed under Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0), which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source.

مراجع

1. Akpinar, E. 2010. Drying of mint leaves in a solar dryer and under open sun: Modeling, performance analyses, Energy conversion and management 51: 2407-2418.

2. Bagheri, H., A. Arabhoseini, and M. H. Kianmehr. 2015. Energy and exergy analyses of thin layer drying of tomato in a forced Solar Dryer. Biosystems Engineering 46 (1): 39-45. (In Farsi).

3. Boulemtafes-Boukadoum, A., and A. Benzaoui. 2011. Energy and exergy analysis of solar drying process of Mint. Energy Procedia 6: 583-591.‏

4. Dinçer, İ., and C. Zamfirescu. 2015. Energy and Exergy Analyses of Drying Processes and Systems. In Drying Phenomena (eds İ. Dinçer and C. Zamfirescu). doi:10.1002/9781118534892.ch4

5. Duffie, J. A., and W. A. Beckman. 1991. Solar Engineering of Thermal Processes. 2nd ed., John Wiley and Sons, Inc., New York, USA. 919p.

6. Ferhat, M. A., B. Y. Meklati, J. Smadja, and F. Chemat. 2006. An improved microwave Clevenger apparatus for distillation of essential oils from orange peel. Journal of Chromatography A 1112: 121-126. doi:10.1111/jfpp.12930

7. Fudholi, A., K. Sopian, M. Y. Othman, and M. H. Ruslan. 2014. Energy and exergy analyses of solar drying system of red seaweed. Energy and Buildings 68: 121-129.‏

8. Habibi Asl, J., L. Behbahani, and A. Azizi. 2017. Evaluation and comparing of natural and forced solar dryer for mint drying in Khuzestan province.‏ Journal of Agricultural Machinery 7 (1): 114-125. (In Farsi).

9. Manikantan, M. R., P. Barnwal, and R. K. Goyal. 2014. Drying characteristics of paddy in an integrated dryer. Journal of Food Science and Technology 51 (4): 813-819. https://doi.org/10.1007/s13197-013-1250-1.

10. Momeni, T., and N. Shahrokhi. 1991. Essential oils and their therapeutic actions. Tehran, Iran: University of Tehran. (In Farsi).

11. Moradi, M., M. A. Fallahi, and A. Mousavi Khaneghah. 2020. Kinetics and mathematical modeling of thin layer drying of mint leaves by a hot water recirculating solar dryer. Journal of Food Process Engineering 43:e13181. https://doi.org/10.1111/jfpe.13181.

12. Nazghelichi T., M. H. Kianmehr, and M. Aghbashlo. 2010. Thermodynamic analysis of fluidized bed drying of carrot cubes. Energy 35 (12): 4679-4684.

13. Seidi damyeh, M., and M. Niakosari. 2017. Ohmic hydrodistillation, an accelerated energy-saver green process in the extraction of Pulicaria undulata essential oil Industrial Crops and Products 98:100-107.

14. Tarhan. S., I. Telci, M. T. Tuncay, and H. Polatci. 2010. Product quality and energy consumption when drying peppermint by rotary drum dryer, Industrial Crops and Products 32 (3): 420-427. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2010.06.003.

15. Tasic, J. R., M. Gojak., N. L. Cupric, and M. R. Bozovich. 2018. Active Solar Dryer for Biological Materials. FME Transactions 46: 537-543. doi: 10.5937/fmet1804537T.

16. Tripathy, P. P. 2015. Investigation into solar drying of potato: effect of sample geometry on drying kinetics and CO2 emissions mitigation. Journal of Food Science and Technology 52 (3): 1383-1393. https://doi.org/10.1007/s13197-013-1170-0.

17. Tyagi, H. A. K. Agarwal, P. R. Chakraborty, and S. Powar. 2018. Introduction to Applications of Solar Energy. In: Tyagi H., Agarwal A., Chakraborty P., Powar S. (eds) Applications of Solar Energy. Energy, Environment, and Sustainability. Springer, Singapore, https://doi.org/10.1007/978-981-10-7206-2_1.

18. Yogendrasasidhar, D., and Setty, Y. P. 2018. Drying kinetics, exergy and energy analyses of Kodo millet grains and Fenugreek seeds using wall heated fluidized bed dryer. Energy 151: 799-811.

19. Zomorodian, A., and M. Moradi. 2010. Mathematical modeling of forced convection thin layer solar drying for Cuminum cyminum. Journal of Agricultural Science and Technology12: 401-408.