Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Sadeghi,Seyed Ahmad Mireei,Nasrin Etesami
مرتضی صادقی (استاد راهنما) سیداحمد میره ای (استاد راهنما) نسرین اعتصامی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Saeedeh Hatami
سعیده حاتمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Energy and Exergy Analysis of Thin Layer Drying of Banana Slices in an Indirect Forced Convective Solar Dryer
Many efforts have been done to optimal use of renewable energy resources. Among these resources, solar energy has a remarkable importance in Iran as a mostly available and clean energy. Drying of agricultural products is an old method to protect them for long times known as an energy intensive unit operation compared to others. Traditional open sun drying has been used since a long time ago. However, solar dryers are used instead to improve the quality and hygiene of the dried products. Thermodynamic analysis is a method to evaluate thermal efficiency of the heating systems. Thermal efficiency evaluation along with determining the quality parameters of the product can be used to optimize a solar dryer. This study was aimed to perform thermodynamic analysis of an indirect solar dryer as well as investigating quality parameters of thin banana slices during drying process. Air mass flow rates of 0.016, 0.041, 0.082 kilogram of dry air per second were respectively applied as natural convective flow, low speed flow and high speed flow to ascertain the objectives. To energy analysis, the value of energy utilization ratio, and to exergy analysis, the values of exergy utilized ratio as well as irreversibility at collector were determined. Results showed that energy utilization ratio decreased by moisture content reduction and was independent of air mass flow rate. However, the most exergy utilization ratio was observed during drying under natural convective flow condition. Maximum utilization of system was also occurred nearby the critical moisture content. To assess the quality of the dried product color changes and shrinkage of the product were analyzed kinetically during dying process. Shrinkage analysis was studied in terms of surface area and volume changes. Total color difference and browning index were calculated in CIE L*a*b* color system. The variations in surface area and volume were related to the moisture content and independent of the air mass flow rate and temperature, whereas the color changes varied with the air mass flow rate. The least value of browning index occurred at air mass flow rate of 0.041 kilogram of dry air per second. Moreover, the change in the product volume was more than the evaporated water volume before the moisture content reached to its critical value and was equal to that after passing the critical moisture content. It was also revealed that the air velocity and temperature had more influence on color change at low moisture contents. Water absorption capacity was also considered as another parameter for quality evaluation of the dried product. No significant difference was observed between three mass flow rates of air within 0.95 statistical probability level.
در سال های اخیر تلاش های زیادی برای استفاده بهینه از منابع انرژی تجدیدناپذیر صورت گرفته است. در بین منابع انرژی تجدیدپذیر، خورشید به عنوان یک منبع انرژی دردسترس و پاکیزه در کشور ما در کلیه علوم از اهمیت ویژه ای برخوردار است. خشک کردن محصولات کشاورزی یکی از روش های نگهداری آن ها برای طولانی مدت است. برای خشک کردن محصولات کشاورزی روش های متعددی وجود دارد. خشک کردن به روش سنتی خورشیدی از دیرباز مورد استفاده تولیدکنندگان و مصرف کنندگان محصولات خشک بوده است. اما امروزه خشک کن های خورشیدی جهت افزایش کیفیت و بهداشت مواد خشک به جای روش سنتی مورد استفاده قرار می گیرد. تحلیل ترمودینامیکی روشی است که برای تعیین راندمان دمایی سیستم های گرمایی به کار برده می شود. بررسی راندمان حرارتی سیستم در کنار تعیین پارامترهای کیفی محصول می تواند به بهینه سازی یک خشک کن خورشیدی کمک کند. بنابراین هدف این تحقیق بررسی تحلیل ترمودینامیکی یک خشک کن خورشیدی با جریان همرفت اجباری در کنار تعیین پارامترهای کیفی محصول خشک است. برای تحقق این هدف سه دبی جرمی هوای 016/0، 041/0، 082/0 کیلوگرم برثانیه به عنوان همرفت طبیعی، جریان با سرعت کم و جریان با سرعت بالا مد نظر قرار گرفت و تحلیل انرژی و اگزرژی در خشک کردن ورقه های نازک محصول موز مورد بررسی قرار گرفت. در تحلیل انرژی بهره وری انرژی در خشک کردن محصول و در تحلیل اگزرژی بهره وری اگزرژی سیستم و مقدار برگشت ناپذیری اگزرژی مورد محاسبه قرار گرفت. نتایج نشان داد که بهره روی انرژی از دبی جرمی جریان مستقل و با افت رطوبت یک روند نزولی دارد. در حالیکه بیشترین بهره وری اگزرژی در جریان همرفت طبیعی مشاهده شد. همچنین بهترین بهره وری از سیستم در نزدیک رطوبت بحرانی محصول مشاهده شد.برای تعیین پارامترهای کیفی محصول خشک دو پارامتر تغییر رنگ و چروکیدگی محصول به صورت سینتیکی در طول خشک شدن با روش آنالیز تصویر مورد مطالعه و تحلیل قرار گرفت. تحلیل چروکیدگی از دو لحاظ تغییر سطح مقطع محصول و تغییر حجم محصول مورد مطالعه قرار گرفت و برای تعیین تغییر رنگ محصول دو پارامتر تغییر رنگ کلی و شاخص قهوه ای شدن محصول در سیستم رنگی CIE L* a* b* اندازه گیری شد. نتایج حاصل از پارمترهای کیفی نشان داد که تغییر سطح و حجم موز وابسته به مقدار رطوبت آن است و از دبی جرمی و دمای هوای محفظه مستقل است در حالیکه تغییر رنگ با تغییر دبی جرمی تغییر می کند. کمترین قهوه ای شدن در دبی جرمی 041/0 کیلوگرم هوای خشک بر ثانیه مشاهده شد. همچنین تغییر حجم محصول در رطوبت های بیشتر از رطوبت بحرانی از حجم رطوبت تبخیر شده بیشتر و در رطوبت های پایین تر از رطوبت بحرانی با حجم آب تبخیر شده از محصول برابر است. مطالعه تغییر رنگ همچنین نشان داد که تأثیر سرعت هوا و دمای محفظه در رطوبت های پایین بیشتر است. پارامتر ظرفیت جذب نهایی آب نیز به عنوان پارامتر دیگری در تعیین کیفیت محصول در نظر گرفته شد و بین سه دبی جرمی تفاوت معنی داری در سطح احتمال 95/0 مشاهده نشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی