توصيفگر ها :
خشك كردن , فروسرخ , سامانه هواي بازگشتي , آناليز انرژي , آناليز اگزرژي , گياهان دارويي , اسانس استخراجي
چكيده فارسي :
چكيده
خشك كردن محصولات كشاورزي به منظور راحتي حمل و نقل، دوري از فساد و افزايش عمر نگهداري از زمانهاي قديم انجام گرفته است. انرژي بر بودن فرآيند خشك كردن اين محصولات سبب نوآوريهاي زيادي در زمينه روشهاي خشك كردن با هدف كاهش انرژي شده است. يكي از اين نوآوريها استفاده از تابش امواج فروسرخ است كه در سالهاي اخير مورد توجه محققين زيادي قرار گرفته است. اين امواج در برخورد با مولكولهاي مواد غذايي موجب افزايش ارتعاش آنها ميشوند. اصطكاك ايجاد شده توسط اين ارتعاشات سبب افزايش دماي مادهي غذايي و در نتيجه تبخير آب از آن ميشود. در اين پژوهش سامانه هواي بازگشتي به منظور ارزيابي شرايط مختلف خشك كردن براي خشككن فروسرخ - هواي گرم تسمهاي طراحي و ساخته شد. سپس، تأثير متغيرهاي مستقل (توان فروسرخ، دما و سرعت جريان هواي عبوري) بر آناليز انرژي و آناليز اگزرژي مورد مطالعه قرار گرفت. پارامترهاي سينتيك خشك كردن، مدت خشك شدن، انرژي مصرفي ويژه، راندمان انرژي، انرژي اتلافي ويژه، راندمان اگزرژي، اتلاف اگزرژي و پتانسيل بهبود اگزرژي مورد ارزيابي قرار گرفت. آزمايشها در سه سطح دماي 50، 60 و 70 درجه سلسيوس، سه سطح توان تابش 500، 600 و 700 وات و دو سطح سرعت جريان هواي عبوري از روي محصول 1 و 5/1 متر بر ثانيه در دو تكرار و براي دو حالت بدون سامانه هواي بازگشتي و با سامانه هواي بازگشتي انجام شد. به منظور مطالعه سينتيك خشك شدن هر پنج دقيقه يكبار جرم نمونهها ثبت شد. آناليز واريانس نشان داد كه سامانه هواي بازگشتي تأثير معنيداري بر مدت خشك شدن نداشت. بكارگيري سامانه هواي بازگشتي در مقايسه با حالت بدون سامانه هواي بازگشتي موجب صرفهجويي 18/23 درصدي در انرژي مصرفي شد. استفاده از سطوح بالاي توان فروسرخ و سطوح پايين دما و سرعت جريان هواي عبوري و استفاده از سامانه هواي بازگشتي موجب افزايش 74/35 درصدي راندمان انرژي شد. انرژي اتلافي ويژه به صورت چشمگيري تحت تاثير سرعت جريان هواي ورودي بود. استفاده از سامانه هواي بازگشتي سبب كاهش 44/45 درصدي انرژي اتلافي شد. با افزايش توان فروسرخ و دما و كاهش سرعت جريان هواي ورودي راندمان اگزرژي افزايش يافت. استفاده از سامانه هواي بازگشتي افزايش 28/15 درصدي راندمان اگزرژي را به دنبال داشت. سرعت جريان هوا و توان فروسرخ بيشترين تأثير را بر اتلاف اگزرژي نشان داد و استفاده از سامانه هواي بازگشتي موجب كاهش 03/24 درصدي اتلاف اگزرژي شد. افزايش سرعت هواي ورودي و دما و كاهش توان فروسرخ سبب افزايش پتانسيل بهبود اگزرژي شد. استفاده از سامانه هواي بازگشتي كاهش 32/25 درصدي پتانسيل بهبود اگزرژي را باعث شد. مقدار اسانس استخراج شده در سرعت جريان پايينتر و با كاهش دما افزايش يافت. استفاده از سامانه هواي بازگشتي سبب افزايش 96/20 درصدي اسانس استخراجي شد.
كلمات كليدي: خشك كردن، فروسرخ، سامانه هواي بازگشتي، آناليز انرژي، آناليز اگزرژي، گياهان دارويي، اسانس استخراجي
چكيده انگليسي :
Abstract
Drying of agricultural products has been done since ancient times in order to facilitate transportation, avoid corruption and increase the shelf life. The energy-intensive drying process of these products has led to many innovations in drying methods with the aim of reducing energy. One of these innovations is the use of infrared radiation, which has been considered by many researchers in recent years. These waves increase the vibration of food molecules in contact with them. The friction created by these vibrations raises the temperature of the food and causes water to evaporate. In this research, a return air system was designed and built to evaluate different drying conditions for infrared-hot air belt dryers. Then, the effect of independent variables (infrared power, temperature and velocity of air flow) on energy analysis and exergy analysis was studied. The parameters of drying kinetics, drying time, specific energy consumption, energy efficiency, specific dissipative energy, exergy efficiency, exergy loss and exergy recovery potential were evaluated. Experiments at three temperature levels of 50, 60 and 70 degrees Celsius, three levels of radiation power of 500, 600 and 700 watts and two levels of air flow rate over the product of 1 and 1.5 meters per second in two repetitions and for two modes without system The return air was done with the return air system. In order to study the drying kinetics, the mass of the samples was recorded every five minutes. Analysis of variance showed that the return air system had no significant effect on drying time. Using the recoil air system compared to the non-recoil air system resulted in a 23.18% energy saving. The use of high levels of infrared power and low levels of temperature and speed of passing air flow and the use of return air system increased energy efficiency by 35.74%. The specific dissipation energy was significantly affected by the velocity of the incoming air flow. The use of a return air system reduced waste energy by 45.44%. Exergy efficiency increased with increasing infrared power and temperature and decreasing inlet air velocity. The use of a return air system resulted in a 15.28% increase in exergy efficiency. Air flow velocity and infrared power showed the greatest effect on exergy loss and the use of return air system reduced exergy loss by 24.03%. Increasing the inlet air velocity and temperature and decreasing the infrared power increased the exergy healing potential. The use of a recoil air system reduced the potential for exergy recovery by 25.32%. The amount of extracted essential oil increased at a lower flow rate and decreased with decreasing temperature. The use of return air system increased the extracted essential oil by 20.96%.
key words:. Drying, Infrared, Return air system, Energy analysis, Exergy analysis, Medicinal plants, Extracting essential oil