تحسين أداء مجفف شمسي مباشر بدمج وحدات تخزين الطاقة الحرارية Optimisation Des Performances D’un Séchoir Solaire Direct Par L’intégration D’une Unité De Stockage D’énergie Thermiques

Abstract

يهدف هذا العمل الى تجربة أليات جديدة لتحسين أداء المجففات الشمسية المباشرة بواسطة أنظمة تخزين الحرارة وبعديد من وسائل الإضافية تعمل على تجميع وتخزين الحرارة الشمسية خلال النهار واستخدامها أثناء الليل أو أوقات السحاب. تم اختبار الاليات في وحدة الأبحاث التطبيقية للطاقات المتجددة URAER غرداية ،أجريت الدراسة التجريبية على مجفف شمسي مباشر متوسط الحجم بسعة 50kg وتمت في جزئين يتعلق الأول بتقييم الأداء الحراري مقارنتا مع مجفف بدون تحسينات بهدف اختبار تأثير المواد المخزنة لحرارة الحساسة وأي تعديل على مستوى المجفف حيث أظهرت النتائج بالنسبة لتحسين الأول الذي يستخدم نظام استرجاع للحرارة HRS مع الحصى لتجفيف شرائح اليقطين أنه حافظ باستمرار على متوسط درجة الحرارة الهواء أعلى بمقدار من1° إلى 6° مئوية لمدة 4 ساعات في الليل مقارنة بالمجفف غير المحسن BASIC ،أما بالنسبة لتحسين الثاني الذي يستخدم حواجز بولي وعلب حليب كوحدة التخزين للماء لتجفيف شرائح الشمندر السكري أظهرت النتائج أن المجفف SHS سجل درجة خلال من1° إلى 3° لمدة 6 ساعات في الليل .أما الجزء الثاني تم نمذجة حركية التجفيف لكل من لشرائح اليقطين والشمندر السكري ،تم استخدام عشرة نماذج رياضية أظهرت النتائج أن النموذج Newton و Logarithmicهو والأكثر ملائمة لوصف تجفيف الهواء للمنتج في المجفف SHSRS و BASICعلى التوالي حيث انخفض محتوى الرطوبة من 93,5% إلى 11% في 30 ساعة بالنسبة لمجفف SHSRS ،بينما استغرق المجفف BASIC 79ساعة لتجفيف نفس الكمية .كان الإنتشار فعال للمجفف SHSRS وBASIC على التوالي m2 /s 0.756 ، m2 /s 0.422،أما بالنسبة لتحسين الثاني لشرائح الشمندر السكري أظهرت نتائجه أن النموذج Pageالأكثر ملائمة لوصف تجفيف الهواء للمنتج في كل من المجفف SHS و BASICحيث انخفض محتوى الرطوبة في المجفف SHS من 84% إلى 11.1% و7.86% كل من الحاجز 1 والحاجز 4 على التوالي مقارنة بمجفف BASIC انخفض 14.9% .،كان الانتشار فعال للمجفف SHS والمجفف BASIC على التوالي m2 /s 7.98 ، m2 /s 6.73

This work aims to experiment with new methods to improve the performance of direct solar dryers through heat storage systems and various additional means that collect and store solar heat during the day for use at night or during cloudy periods. The improvements were tested at the Applied Research Unit for Renewable Energies (URAER) in Ghardaïa. The experimental study was conducted on a medium-sized direct solar dryer with a capacity of 50 kg and was carried out in two parts. The first part concerns the evaluation of thermal performance compared to a dryer without improvements to test the effect of sensible heat storage materials and any modifications made to the dryer. The results showed that the first improvement, using a heat recovery system (HRS) with gravel to dry pumpkin slices, maintained an air temperature on average 1°C to 6°C higher for 4 hours at night compared to the basic dryer (BASIC). The second improvement, using polycarbonate obstacles to direct air into the dryer and 1L milk cartons as sensible heat storage reservoirs (water) to dry beet slices, showed that the dryer (SHS) recorded temperatures 1°C to 3°C higher for 6 hours at night. The second part modeled the drying kinetics of pumpkin and beet slices. Ten mathematical models were used, and the results showed that the Newton and Logarithmic models were the most appropriate to describe the air drying of products in the SHSRS and BASIC dryers respectively, with a moisture reduction from 93.5% to 11% in 30 hours for the SHSRS dryer, while the BASIC dryer took 79 hours to dry the same amount. Diffusion was effective for the SHSRS and BASIC dryers respectively at 0.756 m²/s and 0.422 m²/s. Regarding the second improvement for beet slices, the results showed that the Page model was the most appropriate to describe the air drying of products in the SHS and BASIC dryers, with a moisture reduction in the SHS dryer from 84% to 11.1% and 7.86% for barriers 1 and 4 respectively, compared to a reduction of 14.9% for the BASIC dryer. Diffusion was effective for the SHS and BASIC dryers respectively at 7.98 m²/s and 6.73 m²/s.

Ce travail vise à expérimenter de nouvelles méthodes pour améliorer les performances des séchoirs solaires directs grâce à des systèmes de stockage de chaleur et divers moyens supplémentaires qui collectent et stockent la chaleur solaire pendant la journée pour l'utiliser la nuit ou pendant les périodes nuageuses. Les améliorations apportées ont été testées à l'unité de recherche appliquée aux énergies renouvelables (URAER) à Ghardaïa. L'étude expérimentale a été réalisée sur un séchoir solaire direct de taille moyenne d'une capacité de 50 kg et s'est déroulée en deux parties. La première partie concerne l'évaluation des performances thermiques comparées à celles d'un séchoir sans améliorations pour tester l'effet des matériaux de stockage de chaleur sensible et des modifications apportées au séchoir. Les résultats ont montré que la première amélioration, utilisant un système de récupération de chaleur (HRS) avec des graviers pour sécher les tranches de citrouille, maintenait une température de l'air en moyenne de 1°C à 6°C plus élevée pendant 4 heures la nuit par rapport au séchoir de base (BASIC). La deuxième amélioration, utilisant des obstacles en polycarbonate pour diriger l'air dans le séchoir et des boîtes en carton de lait de 1L comme réservoirs de stockage de chaleur sensible (eau) pour sécher des tranches de betterave, a montré que le séchoir (SHS) enregistrait des températures de 1°C à 3°C plus élevées pendant 6 heures la nuit. La deuxième partie a modélisé la cinétique de séchage des tranches de citrouille et de betterave. Dix modèles mathématiques ont été utilisés, et les résultats ont montré que les modèles Newton et Logarithmique étaient les plus appropriés pour décrire le séchage à l'air des produits dans les séchoirs SHSRS et BASIC respectivement, avec une réduction de l'humidité de 93,5 % à 11 % en 30 heures pour le séchoir SHSRS, tandis que le séchoir BASIC a pris 79 heures pour sécher la même quantité. La diffusion était efficace pour les séchoirs SHSRS et BASIC respectivement à 0,756 m²/s et 0,422 m²/s. En ce qui concerne la deuxième amélioration pour les tranches de betterave, les résultats ont montré que le modèle Page était le plus approprié pour décrire le séchage à l'air des produits dans les séchoirs SHS et BASIC, avec une réduction de l'humidité dans le séchoir SHS de 84 % à 11,1 % et 7,86 % pour les barrières 1 et 4 respectivement, contre une réduction de 14,9 % pour le séchoir BASIC. La diffusion était efficace pour les séchoirs SHS et BASIC respectivement à 7,98 m²/s et 6,73 m²/s.