تقییم أداء نموذج مجفف أفقی شمسی یعمل بالسحب الطبیعی

نوع المستند : Original Article

المؤلف

باحث أول بمعهد بحوث الهندسة الزراعیة – مرکز البحوث الزراعیة – الدقى – مصر

المستخلص

تمت هذه الدراسة العملیة بقسـم هندسة القوى المیکانیکیة-کلیة الهندسة-جامعة المنصورة بهدف اختبار الأداء الحراری لنموذج مجفف شمسی یعمل بالسحب الطبیعی لبخار الماء تحت الظروف  الجویة المصریة. هذا المجفف عبارة عن حوض مستطیل یحتوى على قطعة فتیل أسود مبلل ومغطى بطبقة من الزجاج. المجفف مثبت بأحد جوانبه مجرى رأسی لسحب بخار الماء المتصاعد من قطعة الفتیل الأسود المبلل فی المجفف بسبب الإشعاع الشمسی المتساقط علیها والذی أدى إلى سخونتها. تم قیاس شدة الإشعاع الشمسی ودرجة حرارة الهواء الجوى ورطوبة الهواء الداخل إلى المجفف والخارج من المجرى أثناء الاختبارات العملیة. تم عمل التجارب العملیة خلال أیام مختارة بدایة من الساعة التاسع صباحا إلى الساعة الرابعة  مساءا أثناء أربع شهور من شهر مارس ألی شهر یونیه سنة 2008 لاختبار اختلاف ظروف التشغیل مع الزمن وذلک بهدف دراسة أداء المجفف وتقییم تأثیر العوامل الجویة على معدل تبخیر الماء من قطعة الفتیل الأسود المبلل. کما تم تقییم منحنیات فرق ضغط البخار بین سطح الفتیل الساخن والهواء الجوى داخل المجفف مع الزمن.و أظهرت أهم النتائج التی تم عرضها بیانیا کالتالی:


تزداد درجة حرارة الفتیل الأسود المبلل مع الزمن وتصل أقصاها عند الظهر ثم تقل مرة أخرى فی نهایة الیوم0
قیم درجة حرارة السطح الماص أعلى من قیم درجات الحرارة عند مدخل ومخرج مجرى الهواء 0
جهد انتقال کتلة البخار من السطح الأسود المبلل إلى الهواء یتناسب مع فرق الجهد بین السطح الأسود ومجرى الهواء0
فی أکثر الحالات, یصل أقصى متوسط لضغط البخار على سطح الفتیل الأسود 41کیلو نیوتن/م2 عند الظهر وهذه القیمة أعلى بحوالی 34 کیلو نیوتن/م2 عند نهایة مجرى هواء المجفف0
یتم الحصول على زیادة السحب الطبیعی مع ارتفاع قیم ضغط البخار على السطح الاسود0
یکثر اختلاف درجة حرارة الهواء الجاف والرطوبة النسبیة عند مدخل ومخرج المجفف مع الرطوبة النسبیة للهواء الجوى
یستخدم قیم الهواء الرطب الخارج لتقییم معدل تبرید النظام والذی یساوى حرارة الماء الکامنة للمنتج وکتلة الماء المتبحر0
تزداد الأشعة الشمسیة تدریجیا إلى أقصى قیمة(734,38) وات/م 2 عند الظهر ثم تقل مرة أخرى عند نهایة الیوم0
تزداد معدلات انتقال الحرارة بالإشعاع والحمل والتبخیر مع الزمن وتصل إلى أقصاها عندا لظهر ثم تقل مرة أخرى عند نهایة الیوم 0
تزداد کفاءة المجفف مع زیادة الأشعة الشمسیة وتقل مع قلة معدل سریان الهواء0وصلت أقصى کفاءة للمجفف الشمسی 21,95%0

أخیرا, یلاحظ  أثناء التجارب عدم حدوث تکثیف لبخار الماء على سطح الزجاج مما یدل على فرق ضغط البخار بین الهواء والزجاج لیحفظ أقصى مستوى بمجرى الهواء0یتضح طوال مدة أداء مجفف الهواء الشمسی أن تلک الأنظمة تستخدم کمصدر للهواء الساخن لتدفئة الأماکن وتطبیقات تجفیف المنتجات الزراعیة المختلفة على مدار العام 

الموضوعات الرئيسية


Bala, BK., (1998) “Solar drying systems.” Udaipur: AgrotechPublishingAcademy.
Bhagoria, JL., JS. Saini and SC. Solanki,(2002) “Heat transfer coefficient and friction factor correlations for rectangular solar air heater duct having transverse wedge shaped rib roughness on the absorber plate”, Renewable Energy, 25:341–69.
Dai, Y.J., R.Z. Wang, and H.F. Zhang, (2002) " Desalination”, 142: 107 .
Darwish, M. A., M.  Mohamed, A. Abd elrazik, and S Elside, (1995)” Salt water desalination engineering systems”, Abd el Aziz University, Saiudia Arabia part 6, pp. 249-295.
Dunkle, R.V., (1961) ”Solar water distillation: the roof type still and a multiple effect diffusion still”, International Heat Transfer Conference, University of Colarado, U S A, Part 5, pp. 895-902 .
Forson, FK., MAA., Nazha, and H. Rajakaruna, (2003) ” Simulation and experimental studies on a single pass, double duct solar air heater”, Energy Conversion Management, 44:1209-27.
Forson FK., MAA., Nazha, FO., Akuffo and H. Rajakaruna, (2007) ” Design of mixed-mode natural convection solar crop dryers: application of principles and rules of thumb.” Renewable Energy 32;2306–19.
Gao W., L., Wenxian L., Tao and X.  Chaofeng, (2007)” Analytical and    experimental studies on the thermal performance of cross-corrugated and flat-plate solar air heaters”, elseiver Applied Energy 84, 425–441.
Hossain MA. and BK.  Bala, (2007) ”Drying of hot chilli using solar tunnel drier”, Solar Energy, 81:85–92.
Karim MN. and MNA.  Hawlader,(2004) ”Development of air collectors for drying applications. Energy Conver Manage 45:329–44.
Koyuncu T., (2006) “An investigation of the performance improvement of greenhouse-type agricultural dryers”, Renewable Energy, 31:1055-71.
Nelson, D. J. and B. D. Wood, (1990) “Evaporation rate Model for a Natural Convection Glazed Collector/Regenerator”, Trans ASME Journal of Solar Energy Engineering, Vol. 112, pp. 51-57.
Prasad K. and SC. Mullick, (1985) “Heat transfer characteristics of a solar air    heater used for drying purpose.” Applied Energy 12: 83–93.
Raman ,V and G.N.  Tiwari, (2008) “Life cycle cost analysis of HPVT air collector under different Indian climatic conditions”, Energy Policy, 36:603-611.
Shanmugam V. and E. Natarajan, (2006) ”Experimental investigation of forced convection and dessicant integrated solar dryer”, Renewable Energy, 31:1239–51.
Shanmugam V. and E Natarajan, (2007) ”Experimental study of regenerative desiccant integrated solar dryer with and without reflective mirror” Applied Thermal Engineering, 27:1543–1551.
Tiwari, G.N., P.S. Bhatia, A.K. Singh, and R.K. Goyal, (1997) “Analytical studies of crop drying cum water heating system”, Energy Conversion and Management, 38:751-759.