Author : เสาวคนธ์ พิทักษ์ศุริยะราช.
Source : วิทยานิพนธ์. (2004) 93 หน้า
Abstract : Solar drying has recently received much attention, especially in tropical countries, since it is a process that requires low capital and operation costs and is also environmental friendly. However, since the Availability of the solar energy, which is the main source of energy in solar drying, depends on the time of the day and varies in different seasons, supplementary energy is required in order to achieve a continuous drying operation; this requirement is indeed one of the major shortcom;ags of the solar drying system. The objective of the present study was therefore to simulate the use of a latent heat storage (LHS) with paraffin wax as a phase change material (PCM) to store excess solar energy during the day time (by using hot air at temperatures close to those exhausted from a typical solar collector) and release it when the solar energy availability is inadequate or not available (by forcing ambient air through the energy storage to extract the stored energy), which implies a possibility of reducing the amount of supplementary energy required in the drying operation. This work was divided into two parts. In the first part attention was given on the heat transfer characteristic of the PCM during the charge and discharge periods of the LHS. The effects of inlet hot air temperature in the range of 70" to 90?C and inlet air velocities of 1 and 2 m s-l (calculated based on the cross section of the attached drying chamber) on the charge time were determined. During the discharge period, on the other hand, only the effect of inlet ambient air velocity (1 and 2 m s-') on the discharge time was considered. It was found that, during the charge period, heat conduction first dominated the process while natural convection took control the process afterwards. On the other hand, during the discharge period, heat conduction solely dominated the whole process. It was also observed that the charge time decreased with an increasing in the inlet air temperature and air velocity. In the second part the effect of the LHS on the drying kinetics of sweet potato and the ability of the LHS to conserve energy during drying of sweet potato were determined. It was found that the drying rate of sweet potato increased with a decreased of the inlet ambient air velocity. The amounts of the energy extractable from the LHS were 1920 and 1386 kJ kg-' and the energy savings were 40 percent and 34 percent when using an inlet ambient air velocity of 1 and 2 m s-', respectively.

การอบแห้งด้วยเครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นกระบวนการอบแห้งที่ได้รับความสนใจมากขึ้นในปัจจุบันโดยเฉพาะอย่างยิ่งประเทศที่ตั้งอยู่ในภูมิภาคเขตอากาศร้อน เนื่องจากเป็นกระบวนการอบแห้งที่มีต้นทุนในการลงทุน ค่าใช้จ่ายในการดำเินการต่ำ และไม่ก่อให้เกิดผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมอย่างไรก็ตามพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งเป็นพลังงานหลักที่ใช้ในการอบแห้งนั้นขึ้กัสภาพอากศในแต่ละช่วงของวัน และเปลี่ยนแปลงไปตามฤดูกาล ดังนั้นเพื่อให้การอบแห้งดำเินไปได้อย่างต่อเนื่องจึงจำเป็นต้องมีการใช้พลังงานเสริมในการอบแห้ง ซึ่งนับว่าเป็นข้อเสียที่สำคัญข้อหนึ่งของเครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์โดยทั่วไป งานวิจัยนี้จึงมีจุดมุ่งหมายเพื่อจำลองกระบวนการใช้ระบบเก็บความร้อนแฝงที่ใช้พาราฟินเป็นวัสดุที่เปลี่ยนสถานะมาเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ในช่วงที่มีปริ้มาณมากในเวลากลางวัน (โดยการใช้อากาศร้อนที่มีอุณหภูมิใกล้เคียงกับอุณหภูมิของอากาศร้อนที่อกจจากแนวรับพลังงานแสงอาทิตย์โดยทั่วไป) และนำไปใช้ในช่วงที่มีพลังานไม่เพียงพอ (โดยการใช้อากาศที่มีอุณหภูมิใกล้เคียงกับอุณหภูมิอากาศแวดล้อมไปรับความร้อนที่เก็บสะสมไว้ในระบบเก็บความร้อนแฝง) เพื่อช่วยลดปริมาณการใช้พลังงานเสริมในกระบวนการอบแห้ง งานวิจัยนี้แบ่งออกเป็น 2 ช่วง โดยในช่วงแรกเป็นการทดลองใช้ระบบเก็บความร้อนแฝงต้นแบบมาทดลองประจุและจ่ายพลังงาน เพื่อศึกษาลักษณะการถ่ายเทความร้อนของวัสดุที่เปลี่ยนสถานะ โดยในการทดลองประจุพลังงานทำการแปรค่าอุณหภูมิของอากาศร้อนที่ใช้ในช่วง 70 ถึง 90 องศาเซลเซียสและความเร็วของอากาศร้อน (คำนวณจากพื้นที่หน้าตัดของตู้อบแห้ง) เท่ากับ 1 และ 2 เมตรต่อวินาที ส่วนในการทดลองจ่ายพลังงานทำการแปรค่าความเร็วของอากาศเย็นเท่ากับ 1 และ 2 เมตรต่อวิทนาที ซึ่งพบว่าในช่วงการประจุพลังงาน การถ่ายเทความร้อนแบบการนำมีอิทธิพลต่อการละลายของวัสดุที่เปลี่ยนสถานะในช่วงเริ่มต้นประจุพลังงาน หลังจากนั้นการถ่ายเทความร้อนแบบการพาความร้อนโดยธรรมชาติจะเข้ามามีอิทธิพลต่อการละลายของวัสดุเปลี่ยนสถานะ ในทางตรงกันข้ามในช่วงการจ่ายพลังงานการถ่ายเทความร้อนแบบการนำความร้อนเพียงอย่างดียวที่มีอิทธิพลต่อการแข็งตัวของวัสดุที่เปลี่ยนสถานะ โดยจากผลการทดลองพบว่าเวลาที่ใช้ในการประจุพลังงานมีค่าลดลงเมื่อความเร็วและอุณหภูมิของอากาศร้อนเพิ่มขึ้น แต่เวลาที่ใช้ในการคายประจุไม่เปลี่ยนแปลงมากนักเมื่อความเร็วของอากาศแวดล้อมเพิ่มขึ้น สำหรับงานวิจัยในส่วนที่สองเป็นการศึกษาผลกระทบของการใช้ระบบเก็บความร้อนแฝงต่อจลนศาสตร์ของการอบแห้งมันเทศ (ซึ่งใช้เป็นวัสดุทดสอบ) และความสามารถในการประหยัดพลังงานในกระบวนการอบแห้งของระบบเก็บความร้อนแฝง จากผลการศึกษาพบว่า อัตราการอบแห้งของมันเทศเพิ่มขึ้ เมื่อความเร็วของอากาศแวดล้อมที่ผ่านระบบเก็บความร้อนแฝงเพื่อรับพลังงานมีค่าลดลง สำหรับปริมาณพลังงานที่ระบบเก็บความร้อนแฝงจ่ายได้เมื่อความเร็วของอากาศแวดล้อมมีค่าเท่ากับ 1 และ 2 เมตรต่อวินาทีเท่ากับ 1920 และ 1386 กิโลจูล ต่อกิโลกรัม ตามลำดับ และระบบสามารถประหยัดพลังงานในการอบแห้งได้ร้อยละ 40 และ 34 เมื่อใช้ความเร็วของอากาศแวดล้อมเท่ากับ 1 และ 2 เมตรต่อวินาที ตามลำดับ.

Subject : Energy conservation. Kinematics. การอนุรักษ์พลังงาน. จลนศาสตร์. มันเทศ.