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MODELADO DE TRANSFERENCIA DE CALOR Y EL ANÁLISIS DE ENERGÍA DE RODAJAS DE PATATA Y CILINDROS DURANTE EL SECADO SOLAR

Resumen

En el presente trabajo, un método basado en el balance de energía teniendo en cuenta los efectos de la capacidad de calor de la producto alimenticio, la transferencia de calor por radiación de un producto alimenticio a la cámara de secado y la radiación solar absorbido en el producto durante el secado se propone para la determinación de la transferencia de calor por convección coeficiente

ciente, hc

. Un convección natural de modo mixto secador solar se utiliza para realizar los experimentos en patata cilindros y las rebanadas de mismo espesor de 0,01 m de longitud y diámetro respectivo de 0,05 m. La investigación actual indica que las muestras cilíndricas presentan mayores valores de HC y más rápida velocidad de secado en comparación con los de las rebanadas, como se esperaba. Los valores de HC para cada forma de la muestra están correlacionadas mediante una ecuación de la forma Nu = C (Ra) n

. La transformada de Laplace se aplica para resolver la difusión del calor transferencia propuesta modelo teniendo en cuenta el efecto de la tasa de transferencia de humedad para predecir la temperatura de la muestra transitoria. La modelo se valida a través de una estrecha concordancia entre los resultados calculados y experimentales de transitorios temperatura de la muestra. Resultados de los análisis revelan que la energía tanto para las geometrías de muestra, disminuyendo contenido de humedad del producto durante el secado resultó en una reducción significativa en el consumo específico de energía.

Para las condiciones de secado casi similares, una cantidad considerable de reducción del consumo de energía específica se consigue para los cilindros, como se esperaba.

Introducción

En todo el mundo, el secado de productos agrícolas es comúnmente práctica para mejorar la vida de almacenamiento, reducir al mínimo las pérdidas poscosecha durante el almacenamiento y reducir los costos de transporte. Recientemente, alto los precios y la escasez de combustibles fósiles han aumentado el énfasis en el uso de la energía solar como fuente de energía alternativa, sobre todo en los países en desarrollo como la India. La aplicación de la energía solar energía en el secado de productos agrícolas tiene un enorme potencial, ya que puede proporcionar fácilmente el calentamiento a baja temperatura requiere para el secado. Secado de los procesos que utilizan energía solar alcance del sol abierta tradicional de secado para los secadores solares. Secado Open Sun, comúnmente ractica en las zonas rurales de los países en desarrollo sufre de grandes pérdidas de producto debido a un secado inadecuados y mala calidad. En Por otro lado, los secadores solares tienen la ventaja de proporcionar una reducción del tiempo de secado y mejora de la calidad del producto en términos de color, sabor y textura [1]. Recientemente, un considerable el interés de los investigadores se ha demostrado en el diseño, desarrollo y pruebas de varios tipos de secadores solares como directo [2], invernadero [3], indirectos [4] y de modo mixto [5]. Fuera de los diversos diseños de secadores, los secadores de modo mixto se encuentran para ser el más efectiva en términos de coste de producto la velocidad de secado y secado [6,7].

Estos secadores tienen las características de ambos tipos directos e indirectos de secadores solares y funcionan según el principio de la acción combinada de la radiación solar incidente directamente en el producto alimenticio a ser secado

y el aire precalentado desde el colector solar conectado a la desecación cámara [5].

Modelado matemático de transferencia de calor durante el procesamiento de alimentos ha sido el foco de numerosos estudios [8,9]. Los modelos son frecuentemente utilizado como las herramientas para estimar calefacción adecuada o tiempos de enfriamiento para los alimentos para optimizar la calidad. Secado por convección del aire implica simultánea de calor y los procesos de transferencia de masa. Análisis de la proceso transitorio de transferencia de calor durante el secado se refiere por tanto a acoplamiento de la transferencia de calor modelo de difusión con la ecuación de la tasa de humedad de transferencia. El coeficiente de transferencia de calor por convección, hc es un parámetro importante en los estudios de transferencia de calor para la predicción de la temperatura de la muestra transitoria durante el proceso de secado. El conocimiento de los variación de temperatura de la muestra durante el secado es necesario a fin de obtener la información para su valor de seguridad que asegura la calidad de producto alimenticio en términos de color, nutrientes, etc, ya que cuanto mayor temperaturas de la muestra a menudo causan deterioro de los alimentos [10]. En la pasado, los investigadores han resuelto analíticamente varios interdependientes cuasi-estado de equilibrio ecuaciones de balance de energía de los diversos componentes de secadores para la predicción de la temperatura [11-13]. Tales modelos no son ampliamente utilizados debido a su complejidad y el tiempo de cálculo largo requerido para su solución. Más recientemente, Rahman y Kumar [14] han utilizado la transformada de Laplace para el problema de predicción de la temperatura en el laboratorio simulando las condiciones de secado.

Sin embargo, para los autores de los mejores conocimientos, ninguna obra publicada es disponible relativa a la aplicación de la transformada de Laplace para secado solares proceso bajo condiciones de secado.

Algunos estudios sobre la transferencia de calor por convección natural a partir de varios objetos se han comunicado [15,16]. Akpinar [17] publicaron los datos de coeficiente de transferencia de calor de los productos alimenticios en diferentes secado por convección forzada. Teniendo en cuenta la variedad de productos alimenticios con diferentes formas y tamaños, las condiciones de secado, los métodos de estimación, etc, de los datos disponibles sobre el coeficiente de transferencia de calor es aún inadecuada, especialmente para instalaciones solares condiciones de secado. La revisión de la bibliografía indica que, debido a la falta de información sobre hc para la mayoría de los los productos agrícolas, los investigadores se ven obligados a aplicar el correlaciones de transferencia de calor en términos de número de Nusselt para diseñar sus problemas de transferencia de calor, sin dar una atención seria a su exactitud e idoneidad [18]. En algunos casos, la autores del supuesto de un valor constante de HC para validar su teoría análisis [19-21]. Como los valores de HC son fuertemente dependientes cambiando continuamente las condiciones de secado, como resultado de aumento de temperatura de la muestra, la asunción de valores constantes en la

Los modelos matemáticos pueden dar lugar a resultados erróneos.

El secado es una operación intensiva de energía industrial significancia. Es de interés para tener el conocimiento de consumo de energía específica de producto alimenticio durante el secado para la estimación de la cantidad de combustible fósil que se ahorraría por secado solar y Mitigación de emisiones de CO2. Kumar y Kandpal [22] adoptó un enfoque teórico, suponiendo que algunos datos básicos de entrada para evaluar la potencial de mitigación de emisiones de CO2 fósil uso indirecto de tipo solar secadora. Dado que la forma del producto alimenticio influye significativamente el calor y las tasas de transferencia de masa durante la operación de secado, su efecto en el consumo específico de energía necesita ser examinada. Por lo tanto, los objetivos principales de este trabajo son: calor modelo transferir proceso para la simulación de la temperatura de la muestra transitoria de diferentes formas de producto alimenticio y para estudiar la influencia de la forma del producto alimenticio en el consumo específico de energía. La de modo mixto secador solar fue diseñado y desarrollado para llevar a cabo experimentos en los cilindros de patata y rebanadas.

2. Materiales y métodos

2,1. Arreglo experimental

Las patatas compradas en el mercado local se cortaron manualmente en muestras cilíndricas de longitud 0,05 m y 0,01 m de diámetro y rodajas de diámetro 0,05 m y 0,01 m espesor. Un laboratorio escala convección natural de modo mixto secador solar fue diseñado y fabricados para llevar a cabo los experimentos de secado de las muestras de patata (Fig. 1). Consistía en una posición inclinada colector de placa plana solar conectados en serie a una cámara de secado en la que el producto alimenticio a secar se coloca sobre la bandeja de malla de alambre. El colector-secador asamblea era de color negro mate pintado de calibre 22 (0,643 mm espesor) de chapa de aluminio con cubierta de espesor 3 mm de vidrio transparente en la parte superior y se utiliza como superficie de absorbedor de la radiación solar. Caucho junta se utilizó también debajo de la cubierta de vidrio para hacer el sistema de aire a prueba de fugas. El aislamiento de fibra de vidrio de 50 mm de espesor se proporcionó en el fondo y los lados de la asamblea para minimizar las pérdidas térmicas por conducción. Todo el conjunto fue encerrado en un marco grueso de madera con una tapa de aluminio de la lámina exterior para proteger de la intemperie. Dos aberturas rectangulares de tamaño de 0.305? 0,05 m en la entrada del colector y la salida de la secadora eran hizo para la circulación de aire por el efecto de flotabilidad debido a la diferencia entre las temperaturas del aire dentro y fuera de la

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