تحلیل انرژی و اکسرژی در یک خشک کن خورشیدی برمبنای نتایج مدل سازی ریاضی

در این تحقیق عملکرد یک خشک کن خورشیدی سینی دار تماس غیر مستقیم از جنبه های مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. بدین منظور در گام نخست یک مدل ریاضی دینامیک و جدید جهت پیش بینی رفتار دو بخش گردآورنده خورشیدی و خشک کن سینی دار ارائه گردیده است. دقت پاسخ های مدل ریاضی توسعه داده شده به کمک داده های تجربی ارزشمند ارائه شده در دو تحقیق قبلی مورد ارزیابی قرار گرفته است. مقایسه پاسخ های مدل ریاضی در پیش بینی تغییرات رطوبت جسم بر روی سینی ها، دمای جریان هوای خروجی از ستون خشک کن و دمای ماده خشک شونده با داده های تجربی موجود به ترتیب خطای متوسط معادل با 2/8%، 2/8% و 2/6% را نشان می دهد. این موضوع نشان می دهد که مدل ریاضی ارائه شده به خوبی قادر به پیش بینی عملکرد خشک کن سینی دار خورشیدی در شرایط ناپایا می باشد. همچنین اثر برخی پارامترهای عملیاتی بر روی عملکرد و بازدهی خشک کن بررسی گردید. در بخش دوم این تحقیق بر مبنای نتایج حاصل از مدل ریاضی و کاربرد مفاهیم و روابط مربوط به تحلیل انرژی و اکسرژی سیستم های فرآیندی، مدل ریاضی لازم جهت تحلیل انرژی و اکسرژی مجموعه خشک کن خورشیدی مورد مطالعه توسعه داده شده است. به کمک مقادیر محاسبه شده دما و رطوبت برای هر دو فاز، بازدهی انرژی و اکسرژی محاسبه و گزارش گردیده است. نتایج حاصل از مقادیر محاسبه شده با داده های آزمایشگاهی موجود مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهند که با وجود میزان بازدهی انرژی بالا، میزان بازدهی اکسرژی سیستم بدلیل تولید آنتروپی و بازگشت ناپذیری های موجود در فرآیند پایین است. نتایج همچنین نشان می دهند بیشترین میزان اتلاف اکسرژی در هنگام ظهر اتفاق می افتد. حداقل میزان بازدهی اکسرژی در روز اول و دوم به ترتیب 3/32% و 2/47% محاسبه گردیده است. همچنین اثر پارامترهای مختلف عملیاتی از قبیل طول گردآورنده، سطح آن و شدت جریان هوای ورودی بر روی اتلاف و بازدهی اکسرژی بررسی شده است. در بخش نهایی این تحقیق نیز با هدف بهینه سازی عملکرد خشک کن خورشیدی مورد نظر یک مدل ریاضی مبتنی بر تابع هدف هزینه نسبی توسعه داده شد. بدین منظور کلیه عوامل موثر فرآیندی و ساختاری بر تابع هدف یاد شده شناسایی و تاثیر آن ها به صورت روابط ریاضی منطقی در تابع هدف اعمال گردید. هدف از انجام این بخش از مطالعه، یافتن مقادیر بهینه مربوط به پارامترهای ساختاری و فرآیندی بوده است. نتایج این بخش نشان می دهد که محدوده های بهینه مربوط به پارامترهای محتوای رطوبت، شار جرمی هوا، طول و مساحت گردآورنده به ترتیب 10-9 بر مبنای خشک، kg/m2.s 045/0-03/0، بیش از 2متر و 3-5/2 مترمربع می باشند.