تحقیق درباره خورشيدي، خشك، انرژي، خورشيد

دانلود پایان نامه

سنتي تقريبا محصول هر 8 تا 5/8 هکتار سطح زير کشت به نيم هکتار زمين براي خشک کردن احتياج دارد.
5-شرايط بهداشتي در کارخانه و داخل دستگاه هاي خشک کن قابل کنترل است ولي در مزرعه و در فضاي باز احتمال آلوده شدن محصولات به گرد وغبار وايجاد آلودگي توسط حشرات و پرندگان وجود دارد.
6-خشک کردن صنعتي نسبت به خشک کردن سنتي هزينه ي بيشتري را در توليد محصولات به خود اختصاص مي دهد با اين همه به دليل کيفيت بهتر مواد غذايي خشک شده به روش صنعتي داراي ارزش پولي بيشتري هستند.
7-هنگام خشک کردن مواد غذايي به وسيله ي نور خورشيد بافت هاي اين مواد در اثر تنفس مداوم کاهش مي يابد که اين عمل با کاهش مواد قندي به وسيله ي تخمير توام است که کمتر از مواد قندي در مواد خشک شده با خشک کن صنعتي است.
8-تحت شرايط يکسان و مطلوب رنگ ميوه هاي خشک شده با نور خورشيد نسبت به رنگ ميوه هاي خشک شده به روش صنعتي مي تواند از کيفيت بهتري برخوردار باشند همچنين برخي از ميوه هاي نارس در طول دوره ي خشک شدن با نور خورشيد بطور آهسته و مداوم تغيير رنگ مي دهند ولي اين عمل در طول دوره خشک شدن به روش صنعتي رخ نمي دهد.
9-معمولأ هنگام پخت و عمل آوري کيفيت مواد غذايي خشک شده به روش صنعتي نسبت به مواد غذايي خشک شده با نور خورشيد بالاتر است هرچند که محصولاتي چون گوشت حيوانات و ماهي که به روش سنتي خشک شده اند بيشتر مورد توجه قرار مي گيرند.
10-خشک کردن مواد غذايي با نور خورشيد هزينه ي کمتري را در بر مي گيرد اما از نظر مدت زمان خشک شده و بالا بردن کيفيت مواد غذايي خشک شده به روش صنعتي با صرفه تر و مناسب تر است همچنين در بسياري از کشورها که کشاورزي در سطح وسيعي از آن صورت مي گيرد ولي داراي آب و هواي مساعدي نيستند خشک کردن به روش سنتي در سطح گسترده و مطلوب نمي تواند عملي باشد.
در اين تحقيق اثر عوامل مختلف مثل دما ،نوع سبزي و نوع جابجايي هوا بر ميزان ضريب انتقال جرم در فرايند خشک کردن سبزيجات توسط خشک کن آزمايشگاهي بررسي شد تا بتوان براي توسعه وکاربردي تر کردن روش هاي صنعتي خشک کردن تصميم گيري بهتري داشت.

فصل اول
روش هاي مستقيم خشک کردن

خشک کردن به روش مستقيم
برخى انرژيهاى تجديد پذير را تنها اميد بقاى کره زمين دانسته‌اند، در حالى که عده‌اى آنرا منبعى حاشيه‌اى با ظرفيت محدود به حساب مى‌آورند. از سويى منابع سوخت فسيلى پايان پذير و تجديدناپذير است و بايد از انرژيهاى تجديد پذير مانند انرژى خورشيدى که اين امکان بالقوه را دارد که سهم عمده اى در تأمين انرژى جهانى در آينده داشته باشد استفاده کرد. از طرفي دلايل زيادي وجود دارد كه سهم استفاده از انرژي خورشيد را در ?? سال آينده بسيار محدود مي كند. اهميت اين محدوديت، همراه با الگوهاي مصرف و اولويت هاي ملي تغيير مي يابد. يكي از محدوديت هاي عمده در استفاده از انرژي خورشيدي، عدم كارآيي اقتصادي سيستم هاي خورشيدي اوليه در برابر سيستم هاي تكامل يافته با سوخت فسيلي است كه با افزايش قيمت سوخت هاي معمولي و اقتصادي تر كردن دستگاه هاي خورشيدي با حجم توليد بيشتر، گرايش به استفاده از اين گونه انرژي را شتاب مي بخشيد. محور ديگر معادله اجتماعي انرژي خورشيدي، توسعه مهارت هاي فني در ميان طراحان، نصابان و تعميركاران بسياري از دستگاه هايي است كه به طور وسيع در سراسر جهان توزيع مي شوند. با توجه به دورنماي فراگيري انرژي خورشيدي و با توجه به كل سرمايه در دسترس براي سرمايه گذاري در انرژي خورشيدي كه در ?? سال آينده به ?? درصد كل سهام انرژي جهان محدود خواهد شد، به اين نتيجه مي توان رسيد كه انرژي خورشيدي دست كم زودتر از سال ??3? نمي تواند جانشين اصلي انرژي سوخت هاي فسيلي شود. كشورها نيز در زمينه سرمايه گذاري در اين بخش با محدوديت روبه رو هستند که در کشورهاي در حال توسعه شديدتر است آلمان كه با پيامدهاي افزايش شديد بهاي نفت دست به گريبان بوده ، هم اكنون درصدد گسترش دادن نيروگاه هاي بسيار بزرگ است. اخيراً بزرگ ترين نيروگاه خورشيدي در اين كشور گشايش يافت. در کنار محدوديت هاى اقتصادى لازم است انرژى خورشيدى و مزيتهاى استفاده از آن را با آموزش در محتواى فرهنگى و به منظور ارتقاى سطح آگاهى آنان وارد زندگى مردم ساخت.همچنين از محدوديت هاي ديگر انرژي خورشيدي اين است که دستگاههاي برقي بزرگ را نمي‌توان به راحتي با نيروي خورشيد روشن کرد، اين دستگاهها برق زيادي مصرف مي‌کنند که براي توليد آن بايد تعداد زيادي باتري خورشيدي را بکار گرفت. علاوه بر آن براي قراردادن باتريها در هواي باز و رو به خورشيد ، بام يا زمين بزرگي لازم است. مشکل ديگر آن است که خورشيد هميشه نمي‌تابد. مثلا با غروب خورشيد شب از راه مي‌رسد و در زمستان نيز خيلي وقتها خورشيد پشت ابرهايي که آسمان را مي‌پوشانند پنهان مي‌شود. پس بايد راههايي بيابيم و انرژي خورشيد را براي چنين وقتهايي ذخيره کنيم.
1-1استفاده از انرژي خورشيدي در خشک کردن:
از ميان انواع مختلف منابع انرژي نو پاک و حافظ محيط زيست، انرژي خورشيدي از مهمترين آنهاست. استفاده از اين نوع انرژي زماني اهميت بيشتري پيدا مي کند که توجه بيشتري به بحران پايان يافتن منابع انرژي تجديدناپذير و مسأله ي آلودگي محيط زيست وجود داشته باشد.در کشور ايران بيشتر از روش هاي خشک کردن خورشيدي سنتي استفاده مي شود ولي مشکلات موجود در روش
خشک کردن سنتي موجب افت کمي و کيفي در محصول مي شود. در بسياري از مناطق خريد خشک کن هاي صنعتي براي کشاورزان از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه نيست و کشاورزان خرده پا به ندرت از اين تجهيزات استفاده مي کنند لذا استفاده از انرژي خورشيدي بصورت کنترل شده بسيار جذاب خواهد بود.
خشك كردن توسط نور خورشيد ناكارامد تر از روش غير مستقيم است چون مشكلاتي مانند تلفات، نسبت خشك شدن غير كنترل شده، آلودگي با پرندگان، حشرات، حيوانات و گرد وغبار را دارد و باعث آسيب به طعم، رنگ و مزه محصولات مي شوند. خشك كردن محصولات كشاورزي جهت نگهداري توسط انرژي خورشيد سابقه طولاني دارد.در كشورهاي در حال توسعه كه بيشتر در مناطق حاره و شبه حاره قرار دارند به علت شرايط نا مناسب انبارها و سردخانه ها، وضعيت حمل ونقل، بسته بندي، راههاي نا مناسب از محل هاي توليد تا مصرف بيش از 30%محصولات كشاورزان از بين ميرود. خشك كردن خورشيدي مواد غذايي در مناطقي كه رطوبت نسبي هوا كمتر از 60 درصد و دماي هوا بالاتر از 22 درجه سانتيگراد و داراي تعداد زيادي روز افتابي است کارآمدتر است.در مقايسه با ساير فعاليت ها جهت نگهداري مواد غذايي خشک کردن انرژي زيادي مصرف مي کند در ايالتهاي مرکزي آمريکا حدود 60 درصد کل انرژي براي توليد ماده ي خشک مصرف مي شود استفاده از انرژي خورشيد براي خشک کردن دانه ها و ميوه ها از پرکاريرد
ترين روش ها مي باشد آسان ترين و ارزان ترين روش خشک کردن دانه ها در مزرعه و در معرض تابش مستقيم نور خورشيد است عيب اين روش همانطور که قبلأ گفته شد علاوه بر ديرتر خشک شدن اين است که محصول در معرض حمله ي حشرات و پرندگان ، باد و آلودگي محيط زيست است.
مهمترين محصولاتي كه ميتوان با استفاده از خشك كن خورشيدي انها را خشك نمود به شرح زير است:
سيب ،انواع توت ،ادويه ، زردآلو، انجير ، گياهان دارويي ، سير ، انواع قارچ ها ، سيب زميني شيرين ، پياز ، انواع فلفل ها ،زنجفيل ، ليمو شيرين ، برش هاي پرتقال ، انبه ، انگور ، برش هاي خربزه ، سبزيجات ، گوجه فرنگي ، چاي ،قهوه ، برنج ، کاکائو ، موز ، آناناس ، نارگيل ، خرما ، گوشت ، ماهي
1-2خشک کن هاي خورشيدي
اين خشك كن ها در مقايسه با روش هاي سنتي به علت داشتن حصار از ضايعات و خسارات وارده به محصول در اثر باران، گرد و غبار، حشرات، پرندگان، حيوانات و الودگي از طريق هوا جلوگيري كرده و بدين طريق باعث بهبود كيفيت محصولات ميشود. همچنين محصولات خشك شده در برابر اثرات مضر نور خورشيد حفظ خواهند شد.خشك كردن با تشعشع مستقيم خورشيد به شدت انرژي خورشيدي و گرماي هواي اطراف بستگي دارد. زمانيكه باران مي بارد، انرژي خورشيدي پايين و رطوبت نسبي هوا بالاست در اين شرايط مدت خشك شدن طولاني است و نتايج بدي براي محصول حاصل مي شود. انواع كابيني ساده ترين و ارزان ترين نوع خشك كن هاي خورشيدي هستند كه معمولا براي خشك كردن محصولات كشاورزي از قبيل ميوه ها،سبزي ها و ادويه ها در مقادير كم استفاده مي شود. سيستم هاي خشک کن خورشيدي به سه نوع مستقيم ، غير مستقيم و مختلط تقسيم بندي مي شوند در سيستم غير مستقيم انرژي خورشيدي در يک جمع کننده جداگانه جذب شده باعث گرم شدن هواي عبوري از درون اين جمع کننده گشته و سپس اين انرژي توسط محصول جذب شده و باعث خشک شدن آن مي شود در اين روش محصول در معرض تابش مستقيم خورشيد نمي باشد. در نوع مستقيم اتاقک خشک کن حاوي محصول بوده و انرژي خورشيدي بطور مستقيم از روي پوشش شفاف محصول مي تابد. سيستم نوع مختلط ترکيبي از هر دو نوع مستقيم و غير مستقيم است. خشک کن خورشيدي مي تواند از جهت ديگر به دو نوع فعال و غير فعال تقسيم بندي شود اصول کار نوع غير فعال بر اساس اختلاف دما و نتيجتأ اختلاف دانسيته ي هواي بيرون و درون اتاقک خشک کن است اين اختلاف دانسيته باعث ايجاد نيروي شناوري محرک براي هوا شده تا در طول بستر خشک کن به حرکت درآيد به عبارت ديگر اين سيستم نياز به فن الکتريکي جهت راه اندازي هوا در طول بستر محصول نداشته و جريان هوا بصورت جابجايي آزاد است در حاليکه نوع فعال براي به راه انداختن هوا در طول بستر محصول نيازمند فن الکتريکي است.
تحقيقات زيادي درمورد خشک کردن توسط خورشيد و خشک کن هاي کابينتي انجام گرفته است.در تحقيقي که توسط مرادي و زمرديان انجام گرفت از يک دستگاه خشک کن خورشيدي کابينتي به منظور خشک کردن لايه ي نازک زيره ي سبز استفاده شد.ان خشک کن خورشيدي در چهار دبي مختلف هواي خشک کننده (سه جريان فعال به همراه جريان غير فعال ) در حالت تابش غيرمستقيم به کار برده شد. آزمايشات در قالب طرح ساده ي کاملأ تصادفي در سه تکرار انجام گرفت مقدار رطوبت زيره ي سبز در هر زمان نمونه برداري در طول زمان يکسان خشک شدن (90 دقيقه براي همه ي آزمايشات ) براي اين آزمايشات مورد ارزيابي قرار گرفت متوسط رطوبت اوليه ي دانه هاي زيره 5/43 % بر پايه ي خشک بود و قرار بود نمونه ها در مدت 90 دقيقه داخل دستگاه قرار داده شوند تا خشک گردند (متوسط 8 بر پايه ي خشک ) فاکتور دبي هواي خشک کننده اثر معني داري بر اين درصد رطوبت داشت و در نهايت جريان غيرفعال هواي خشک کننده به عنوان بهترين حالت براي خشک کردن زيره ي سبز انتخاب گرديد. بلا و زامان خشک کردن لايه ي نازک برنج را در محيط روباز ، نوع کابينتي و نوع مختلط گزارش کردند و نتايج نشان داد که نوع مختلط از نظر زمان خشک شدن نسبت به دو نوع ديگر ارجحيت دارد.يالزيد و ارتکين يک خشک کن خورشيدي غير مستقيم با جابجايي اجباري طراحي کردن
د از اين خشک کن براي خشک کردن کدوتنبل ، فلفل سبز ، لوبيا سبز و پياز بصورت لايه ي نازک استفاده شدبراي مطالعه ي تأثير دبي هوا بر سرعت خشک شدن از سه جريان مختلف هوا استفاده شد و همچنين مقداري از محصول بصورت طبيعي خشک شد سرعت خشک شدن به شکل معني داري تحت تأثير سرعت هواي خشک کننده بود. با افزايش سرعت هوا سرعت خشک شدن فلفل سبز و لوبياي سبز افزايش يافت و سرعت خشک شدن پياز و کدو تنبل کاهش يافت در کليه ي نمونه ها در حالت خشک شدن طبيعي زير نور خورشيد ودر فضاي باز سرعت خشک شدن افزايش يافت. يكي از روشهاي افزايش ظرفيت خشك كن، بدون افزايش مساحت آن، استفاده از سيني ها يا قفسه هاي چند طبقه است. لايه هاي نازكي از ميوه ها، سبزي ها و غيره جهت خشك شدن روي قفسه هاي مشبك پهن مي شوند. جريان هوا از طريق جابجايي طبيعي از ميان كلكتور و مواد موجود در قفسه ها عبور كرده و هواي مرطوب از دريچه هاي بالا خارج مي شود.

1-3طبقه بندي خشك كن هاي خورشيدي:

اين خشك كن ها بر حسب روش گرمايي يا طريقي كه گرما از تشعشعات خورشيدي مشتق گردد طبقه بندي ميشوند.
– خشك كن هاي خورشيدي طبيعي:
كه از تشعشع طبيعي در محيط و از درجه حرارت و رطوبت و حركت هوا در محيط طبيعي براي خشك كردنمحصولات استفاده مي كنند.
– خشك كن هاي خورشيدي به طريق مستقيم:
در اين روش موادي كه بايد خشك شوند در يك فضاي بسته قرار داده مي شوند كه داراي يك پوشش شفاف مانند شيشه مي باشد؛ حرارت ناشي از تشعشع خورشيد توسط سطح مواد داخل محفظه جذب مي شوند. اين حرارت موجب تبخير رطوبت مي گردد. و همچنين باعث انبساط هواي درون محفظه و در نتيجه آن تخليه رطوبت مي گردد.
– خشك كن هاي خورشيدي غير مستقيم:
هوا توسط كلكتور خورشيدي گرم شده به داخل اتاقي كه محصولات درون آن قرار دارند وارد مي شود تا عمل خشك شدن را انجام دهد در روش غير مستقيم هوا در اطراف محصول بخصوص در خشك كن هاي سيني دار به گردش در مي آيد و براي غذاها با حجم رطوبت بالا بسيار كارآمد تر است.با برش دادن و پخش يكنواخت محصولات و افزايش سطح تماس با هواي داغ، خشك كردن بهتر و آسان تر انجام مي شود. انتخاب گرماي متوسط و پايا، افزايش چرخش هوا در اطراف محصول، جدا كردن مساحتي كه در معرض منبع گرمايي نيست و اجتناب از گرماي مستقيم باعث ايجاد ظاهر و كيفيت مناسبي در محصولات خواهد شد.
– خشك كن هاي خورشيدي تركيبي:
در اين روش از اثر مستقيم تشعشع انرژي خورشيدي استفاده مي گردد و در ضمن هوا قبلا توسط يك كلكتورمجزاپيش گرمايي مي شود تا عمل گرم شدن تسريع گردد.

خشك كن هاي خورشيدي -تكنيكي روشي بسيار مناسب در نواحي گرمسير است. زيرا در اين نواحي، نور خورشيد زياد? حرارت بالا و در طول سال نسبتا ثابت است . (هابر 1996) بيشتر از 200روش مختلف را براي خشك كردن بيان كرد كه حدود 20 روش اصلي و كاربردي تر است. در استفاده از خشك كن ها بايد سرعت مطلوب خشك كردن و محدوديت هاي كيفيتي محصولات خشك شده در نظر گرفته شود.

فصل دوم
مفاهيم اساسي در روش هاي غير مستقيم خشک کردن

مفاهيم اساسي در روش هاي غير مستقيم خشک کردن
2-1اهميت خشک کردن در صنايع
اکثر فرايندها نيازمند خشک کردن هستند و خشک کردن اغلب آخرين مرحله فرايند محسوب مي شود.
1-جلوگيري از فساد: باکتري ها در محيط مرطوب به سرعت رشد مي کنند و به همين دليل بايد مواد غذايي زير 10% رطوبت داشته باشد ت