بخشی از مقاله
چکیده
به منظور بهینه سازي بازده انرژي در خشک کن هاي خورشیدي همرفت اجباري، یک سیستم کنترل خودکار طراحی و ساخته شد. در این سیستم، دور فن خشک کن به عنوان متغیر کنترلی در نظر گرفته شد. از حسگرهاي دما دیجیتالی براي پایش دما در محل هواي ورودي به جمع کننده، هواي خروجی از جمع کننده و هواي خروجی از محفظه خشک کن استفاده شد. با استفاده از نرم افزار طراحی شده جهت کنترل فرآیند خشک کردن، بازده فعلی و بازده بهینه خشک کن محاسبه و با یکدیگر مقایسه شدند.
درصورت برابر نبودن این دو بازده، پس از انجام محاسبات لازم، دور فن به گونه اي تغییر می یافت که بازده فعلی خشک کن با بازده بهینه برابر شود. براي ارزیابی سیستم کنترل خودکار، آزمایش هایی در 3 تکرار انجام شد و نتایج نشان داد که سیستم کنترل خودکار قادر است به خوبی دور فن را به دور کنترلی مورد نظر براي تامین بازده بهینه برساند. هم چنین با استفاده از این سیستم، خشک کن قادر است تا در طول یک روز کاري با بازده بهینه کار کند. هم چنین آزمون نمونه هاي جفتی براي دو بازده فعلی و بازده بهینه با توزیع t-student انجام شد و نتایج نشان داد که با اطمینان %99 بازده بهینه بیشتر از بازده فعلی خشک کن است.
مقدمه
میزان ضایعات فرآوردههاي کشاورزي در کشور حدود 30 تا 35 درصد برآورد شده که بخشی از آن به دلیل کمبود صنایع تبدیلی نظیر خشک کن ها و بخش دیگر به دلیل کمبود سیستم هاي مورد نیاز براي کنترل دقیق پارامتر ها می باشد. درحال حاضر بخش عمدهاي از فرآوردههاي کشاورزي به روش سنتی خشک میشود که معمولا کیفیت محصول نهایی نیز مطلوب نیست و این در حالی است که ویژگیهاي کیفی فرآوردههاي خشک شده نظیر بافت، ارزش غذایی و ... ارتباط نزدیکی با انتخاب روش درست خشک کردن، انتخاب دستگاه خشککن مناسب و کنترل دقیق پارامترهاي سیستم در حین خشک کردن دارد.
بنابراین به منظور بهبود و افزایش کیفیت محصولات کشاورزي، دستیابی به تولید یکنواخت در خشک کن ها و کاهش ضایعات لازم است که کمیت ها و عوامل تعیین کننده و اساسی سیستم بر اساس مقادیر محاسبه و طراحی شده تطبیق و کنترل گردند - بی نام، . - 1372 ازهمین رو ویلکی و همکاران درسال 1979 یک سیستم کنترل براي خشککنهاي ذرت با هواي معمولی با گرمکن خورشیدي ساختند. آنها نشان دادند که با استفاده از این سیستم میتوان حدود 27 درصد مصرف انرژي را کاهش داد - . - Wilcke et al., 1979 موریسن در سال 1985 با کاربرد یک سیستم کنترل بر روي خشک کن، رطوبت دانه ها را از روي پروفیل درجه حرارت آنها تشخیص داده و با استفاده از آن درجه حرارت و رطوبت نسبی هواي محیط و زمان کارکرد فن را برنامه ریزي نماید.
وي نشان داد که این سیستم حدود 21/5 درصد انرژي الکتریکی کمتري نسبت به نوع بدون کنترل مصرف می کند . - Morrison, 1985 - ناي برانت در سال 1989 از یک کنترلر وفق دهنده براي کنترل دما و رطوبت غلات استفاده نمود. این کنترلر براي رساندن متغیر ها به حالت بهینه به صورت پیوسته تنظیم می شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که با استفاده از این کنترلر، کنترل دقیق دما امکان پذیر است - . - Nybrant, 1989
رودریگز و همکاران در سال 1996 از یک سیستم کنترل براي خشک کن هاي استوانه اي به منظور کنترل محتواي رطوبت نهایی محصول، کاهش میزان غیر یکنواختی رطوبت به منظور ایجاد کیفیت بالاي محصول و افزایش بازده خشک کن استفاده نمودند. از میان تمامی متغیرهاي این خشک کن، دو متغیر دور استوانه و فشار بخار به عنوان متغیر هاي تحت کنترل به کار رفتند - . - Rodriguez et al., 1996 فولرو چارترز در سال 1998 یک سیستم کنترل خودکار فن براي خشک کن تونلی خورشیدي ساختند.
این سیستم به منظور کاهش میزان توان مصرفی مورد نیاز فن از طریق تغییر دور آن با توجه به تغییرات شرایط طراحی گردید. نتایج نشان داد که زمان خشک کردن در این روش به طور تقریبی 40 درصد نسبت به حالت بدون کنترل کاهش می یابد. هم چنین با استفاده از الگوریتم کنترل دو مرحله اي زمان عملکرد فن 67 درصد نسبت به حالت عملیات مداوم کاهش می یابد - . - Fuller & Charters, 1997 آرجونا و همکاران در سال 2005 از یک سیستم کنترل PID1 در یک خشک کن دوار صنعتی براي خشک کردن ضایعات زیتون به منظور کاربري راحت تر و افزایش بازده انرژي استفاده کردند - . - Arjona et al., 2005 خوشحال در سال 1381 از یک سیستم کنترل دما براي نظارت عملکرد خشکاندن شلتوك استفاده نمود.
نتایج نشان داد که سیستم کنترل دما میزان دانه خرد شده را به میزان 2/5 درصد و مصرف انرژي را به میزان 3/3 مگاژول برکیلوگرم کاهش می دهد - خوشحال، . - 1381 به طور کلی در یک خشک کن خورشیدي، اغلب فاکتورهاي موثر بر بازده انرژي در طول فرآیند خشک کردن محصول دائما در حال تغییر بوده و این در حالی است که به ازاي تغییر همه این عوامل، فن با حداکثر دور می چرخد. این مسئله منجر به اتلاف انرژي و کاهش بازده خشک کن در حین فرآیند خشک شدن محصول خواهد شد. بنابراین استفاده از یک سیستم کنترل خودکار به منظور تغییر دور فن وابسته به شرایط خشک شدن محصول ضروري به نظر می رسد.
