DE202023106482U1 - Ein Hybrid-Trocknersystem auf der Basis erneuerbarer Energie - Google Patents

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Abstract

Ein auf erneuerbarer Energie basierendes Hybrid-Trocknersystem, bestehend aus:
eine Vielzahl von Solar-Lufterhitzern, die für die Nutzung solarthermischer Energie zum Erhitzen der Trocknungsluft ausgelegt sind, wobei die Solar-Lufterhitzer mehrere Metallplatten, eine Acrylglasplatte und eine Glaswolle zur Isolierung umfassen und ein Doppeldurchlauf-Heizgerät sind zwei Fächer sind durch eine Metallplatte getrennt;
eine Trockenkammer, in der das landwirtschaftliche Produkt zum Trocknen platziert wird, wobei die Trockenkammer eine Reihe von Tabletts umfasst, die die Aufnahme einer bestimmten Menge an frischem Produkt ermöglichen;
einen Biomasseofen, der die Energie an die Trocknungsluft liefert, die zum Dehydrieren des landwirtschaftlichen Produkts in der Trockenkammer verwendet wird, wobei der Biomasseofen einen Luft-Luft-Wärmetauscher in seinem Inneren umfasst, der als Wärmeübertragungsbereich dient; und
eine thermische Energiespeichereinheit in Verbindung mit einem Wärmetauscher, der entweder mit Biomasse-Rauchgas als primärer Wärmequelle oder mit Solarlufterhitzern als sekundärer Wärmequelle verwendet wird, zum Laden eines Phasenwechselmaterials, wobei die thermische Energiespeichereinheit mindestens 50 % liefert. Wärmemenge, die zum Trocknen des landwirtschaftlichen Produkts am Abend oder in der Nacht erforderlich ist.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein auf erneuerbarer Energie basierendes Hybrid-Trocknungssystem, insbesondere auf ein neuartiges Trocknungssystem mit integrierter Energiespeicherung, das rund um die Uhr betrieben werden kann und erneuerbare Energien wie Solarenergie und Biomasse als Wärmequelle nutzt.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Das Trocknen ist ein wichtiger Prozess nach der Ernte, der die Haltbarkeit landwirtschaftlicher Produkte durch Reduzierung ihres Feuchtigkeitsgehalts verbessert. Es minimiert außerdem den Lebensmittelverlust nach der Ernte, senkt die Transportkosten und erhöht den Wert des Produkts. Allerdings ist die Trocknung ein thermisch ineffizienter Prozess, der bis zu 15 % des Energieaufwands in der Industrie verbraucht.
  • Auf erneuerbaren Energien basierende Trockner, wie zum Beispiel Solar- und Biomasse-Trockner, haben das Potenzial, Netzenergie als Wärmequellen für Trocknungssysteme zu ersetzen. Diese Trockner sind nicht nur kostengünstig, sondern auch umweltfreundlich.
  • Bei der intermittierenden Trocknung handelt es sich um eine Trocknungsart, bei der die angewandten Trocknungsparameter wie Temperatur, Druck, relative Luftfeuchtigkeit und Luftgeschwindigkeit zyklisch oder schrittweise variiert werden. Diese Art der Trocknung kann die aktive Trocknungszeit verkürzen und Energie sparen. Es fehlen jedoch solche Systeme zur intermittierenden Trocknung. Daher muss ein neuartiger Solar-Biomasse-Hybridtrockner mit integrierter Wärmeenergiespeichereinheit entwickelt werden, um diese Lücke zu schließen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein auf erneuerbarer Energie basierendes Hybridtrocknersystem. Es wurde ein neues Trocknungssystem entwickelt, das erneuerbare Energien (Solarenergie und Biomasse) nutzt und 24 Stunden am Tag betrieben werden kann. Dieses System wurde zum Trocknen von zwei Bioprodukten, Chayote (Sechium), evaluiert edule) und Kartoffel (Solanum tuberosum), wobei vier verschiedene Heiz-/Trocknungsmethoden verwendet werden: konstante Heißlufttrocknung (CHAD), konstante Vakuumtrocknung (CVAD), intermittierende Heißlufttrocknung (IHAD) und intermittierende Vakuumtrocknung (IVAD). Die Ergebnisse zeigten, dass das neue System ohne Unterbrechung zwischen Tag und Nacht funktionieren konnte. Die intermittierende Trocknung hatte eine um 16.7 % kürzere effektive Erhitzungszeit als die konstante Trocknung, führte jedoch zu ähnlichen Endfeuchtigkeitswerten in den Produkten. Die durchschnittliche Trocknungsrate für CHAD und IHAD war bei Kartoffeln höher als bei Chayote, was zeigt, dass intermittierendes Trocknen einen größeren positiven Einfluss auf Kartoffeln hatte. Dieses neue Trocknungssystem ist von Bedeutung, da es effizienter und nachhaltiger ist als herkömmliche Trocknungsmethoden. Es nutzt erneuerbare Energie, kann 24 Stunden am Tag betrieben werden und produziert Produkte ähnlicher Qualität in kürzerer Zeit. Dieses System könnte zum Trocknen verschiedener landwirtschaftlicher Produkte eingesetzt werden, was dazu beitragen könnte, Nachernteverluste zu reduzieren und die Ernährungssicherheit zu verbessern.
  • Die Offenbarung bezieht sich auf ein Hybrid-Trocknersystem auf Basis erneuerbarer Energien. Das System umfasst: eine Vielzahl von Solarlufterhitzern, die für die Nutzung solarthermischer Energie zum Erhitzen der Trocknungsluft ausgelegt sind, wobei die Solarlufterhitzer mehrere Metallplatten, eine Acrylglasplatte und eine Glaswolle zur Isolierung umfassen und einen Doppeldurchgang aufweisen Typ Heizgerät, bei dem zwei Fächer durch eine Metallplatte getrennt sind; eine Trockenkammer, in der das landwirtschaftliche Produkt zum Trocknen platziert wird, wobei die Trockenkammer eine Reihe von Tabletts umfasst, die die Aufnahme einer bestimmten Menge an frischem Produkt ermöglichen; einen Biomasseofen, der die Energie an die Trocknungsluft liefert, die zum Dehydrieren des landwirtschaftlichen Produkts in der Trockenkammer verwendet wird, wobei der Biomasseofen einen Luft-Luft-Wärmetauscher in seinem Inneren umfasst, der als Wärmeübertragungsbereich dient; und eine thermische Energiespeichereinheit in Verbindung mit dem Luft-Luft-Wärmetauscher, die entweder mit Biomasse-Rauchgas als primärer Wärmequelle oder mit Solarlufterhitzern als sekundärer Wärmequelle verwendet wird, um ein Phasenwechselmaterial zu laden, wobei der thermische Energiespeicher Die Einheit liefert mindestens 50 % der Wärme, die zum Trocknen des landwirtschaftlichen Produkts am Abend oder in der Nacht erforderlich ist. Das Hybrid-Trocknersystem umfasst außerdem: eine zusätzliche elektrische Heizung, um im Notfall aufgrund des Ausfalls der beiden anderen Heizkomponenten, nämlich Solarlufterhitzer und Biomasseofen, Energie bereitzustellen; ein Luftzufuhrkanal, der eine kontinuierliche und ununterbrochene Luftzufuhr ermöglicht; ein zusätzlicher Kanal zur Verbindung mit Innenkomponenten; und ein Gebläse, um einen gleichmäßigen Luftstrom innerhalb des Luftzufuhrkanals zu ermöglichen.
  • In einer Ausführungsform umfassen die mehreren Metallbleche, die bei der Konstruktion der Solarlufterhitzer verwendet werden, ein gewelltes Aluminiumblech als Absorberplatte, das durch Biegen eines flachen Aluminiumblechs entworfen wird, das den Solarlufterhitzer gleichmäßig in zwei Teile teilt, einen über der Grundplatte und einen Eine davon befindet sich unter einer Grundplatte aus Edelstahlblech, wobei jede Solarheizung aus einer Länge von jeweils 2 m mit doppeltem Luftstrom bestehen kann, was zu einer Gesamtlänge der Wärmeübertragung von 8 m führt.
  • In einer Ausführungsform wird die Acrylplatte als Abdeckplatte verwendet und Glaswolle fungiert als Isolierung, um die Wärme einzufangen.
  • In einer Ausführungsform weist der Luft-Luft-Wärmetauscher innerhalb des Biomasseofens mehrere Wärmetauscherrohre und plattenartige Rippen auf, wobei die Wärmetauscherrohre durch die plattenartigen Rippen verlaufen, von denen aus Wärme auf die Trocknungsluft übertragen werden muss die Innenwand von Wärmetauscherrohren.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Energiespeichereinheit einen Wärmeaustausch, der außerdem mehrere Wärmetauscherrohre mit kleinerem Durchmesser umfasst, die in Längsrichtung innerhalb des Phasenwechselmaterials (PCM) verteilt sind, wobei 16 der Wärmetauscherrohre in zwei Gruppen zu je 8 Rohren unterteilt sind werden zur Bereitstellung der erforderlichen Wärmeaustauschfläche verwendet, wobei jede Gruppe in einem radialen Abstand von 19 cm und 27 cm von der Achse des Luft-Luft-Wärmetauschers angeordnet ist. Diese Wärmetauscherrohre werden so platziert, dass das äußere Rohr zwischen zwei inneren Rohren liegt, aber radial nach außen zeigt, um ausreichend Fläche zur Erzeugung der erforderlichen Luft für den Wärmeaustausch zu bieten, und diese Wärme wird dann mit Hilfe von Phasenwechselmaterial der Trocknungsluft zugeführt (Laurinsäure), enthalten im Ringraum des Wärmetauschers in der Wärmeenergiespeichereinheit.
  • In einer Ausführungsform ist der Biomasseofen einschließlich Luft-Luft-Wärmetauscher mit Hilfe des Luftzufuhrkanals mit der Wärmespeichereinheit verbunden, wobei in diesem Fall die Wärmespeichereinheit als Hauptheizeinheit zum Erhitzen der Trocknungsluft fungiert Die Biomassefeuerung ist auch abends in Betrieb, um eventuellen Wärmemangel auszugleichen.
  • In einer Ausführungsform handelt es sich bei der Trockenkammer um eine Chargentrocknungskammer mit vier Tabletts zur Handhabung roher, feuchter Agrarprodukte, wobei die Tabletts mit Schrauben an Ort und Stelle gehalten werden, um den Austausch zu erleichtern, und wobei Trocknungsluft durch den Boden der Trockenkammer eintritt einen Einlass mit einer schrägen vertikalen Wand und einen Auslass an der Oberseite der Trockenkammer.
  • In einer Ausführungsform kann das auf erneuerbarer Energie basierende Hybridtrocknersystem vier verschiedene Arten von Heizbedingungen erreichen, nämlich konstante Heißlufttrocknung, intermittierende Heißlufttrocknung, konstante Vakuumtrocknung und intermittierende Vakuumtrocknung.
  • Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein auf erneuerbarer Energie basierendes Hybridtrocknersystem bereitzustellen.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung ist die Entwicklung eines neuartigen Trocknungssystems, das über eine Energiespeicherung verfügt und rund um die Uhr mit erneuerbaren Energiequellen betrieben werden kann.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung besteht darin, die Leistung des entwickelten Trocknungssystems zum Trocknen von zwei Bioprodukten, Chayote und Kartoffeln, unter Verwendung von vier verschiedenen Heiz-/Trocknungstechniken zu bewerten.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung besteht darin, die Trocknungskinetik, den Wärme- und Stofftransport sowie die physikalischen Eigenschaften von Chayote und Kartoffeln zu vergleichen, die unter Verwendung der vier verschiedenen Erhitzungs-/Trocknungsmethoden getrocknet wurden.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein effizienteres und nachhaltigeres Trocknungssystem für landwirtschaftliche Produkte zu entwickeln.
  • Um die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung weiter zu verdeutlichen, erfolgt eine detailliertere Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen davon, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Es versteht sich, dass diese Zeichnungen nur typische Ausführungsformen der Erfindung darstellen und daher nicht als deren Umfang einschränkend anzusehen sind. Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen genauer und detaillierter beschrieben und erläutert.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden besser verständlich, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile darstellen, wobei:
    • 1 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines auf erneuerbarer Energie basierenden Hybridtrocknersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • 2 veranschaulicht ein schematisches Diagramm eines vorgeschlagenen Hybrid-Trocknersystems auf Basis erneuerbarer Energien gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; Und
    • 3 veranschaulicht ein schematisches Diagramm der Konfiguration des Luft-Luft-Wärmetauschers, der im Biomasseofen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet wird; Und
    • 4 zeigt ein schematisches Diagramm der Trockenkammer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Darüber hinaus werden erfahrene Handwerker erkennen, dass Elemente in den Zeichnungen der Einfachheit halber dargestellt sind und möglicherweise nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet wurden. Beispielsweise veranschaulichen die Flussdiagramme die Methode anhand der wichtigsten Schritte, die dazu beitragen, das Verständnis von Aspekten der vorliegenden Offenbarung zu verbessern. Darüber hinaus können im Hinblick auf die Konstruktion des Geräts eine oder mehrere Komponenten des Geräts in den Zeichnungen durch herkömmliche Symbole dargestellt worden sein, und die Zeichnungen zeigen möglicherweise nur die spezifischen Details, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung relevant sind um die Zeichnungen nicht durch Details zu verdecken, die für den Durchschnittsfachmann, der die Beschreibung hierin nutzt, leicht ersichtlich sind.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG:
  • Um das Verständnis der Prinzipien der Erfindung zu fördern, wird nun auf die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform Bezug genommen und für deren Beschreibung eine spezifische Sprache verwendet. Es versteht sich jedoch, dass dadurch keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist, da Änderungen und weitere Modifikationen des dargestellten Systems und weitere Anwendungen der darin dargestellten Prinzipien der Erfindung in Betracht gezogen werden, wie sie einem Fachmann normalerweise in den Sinn kommen würden in der Technik, auf die sich die Erfindung bezieht.
  • Der Fachmann versteht, dass die vorstehende allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd für die Erfindung sind und diese nicht einschränken sollen.
  • Verweise in dieser Spezifikation auf „einen Aspekt“, „einen anderen Aspekt“ oder eine ähnliche Sprache bedeuten, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder ein bestimmtes Merkmal, das in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist. Daher beziehen sich die Formulierungen „in einer Ausführungsform“, „in einer anderen Ausführungsform“ und ähnliche Formulierungen in dieser Spezifikation möglicherweise, aber nicht unbedingt, auf dieselbe Ausführungsform.
  • Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“ oder andere Variationen davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken, sodass ein Prozess oder eine Methode, die eine Liste von Schritten umfasst, nicht nur diese Schritte umfasst, sondern möglicherweise andere Schritte nicht umfasst ausdrücklich aufgeführt oder diesem Prozess oder dieser Methode innewohnend sind. Ebenso schließen ein oder mehrere Geräte oder Subsysteme oder Elemente oder Strukturen oder Komponenten, denen „umfasst...a“ vorangestellt ist, nicht ohne weitere Einschränkungen die Existenz anderer Geräte oder anderer Subsysteme oder anderer Elemente oder anderer Strukturen aus andere Komponenten oder zusätzliche Geräte oder zusätzliche Subsysteme oder zusätzliche Elemente oder zusätzliche Strukturen oder zusätzliche Komponenten.
  • Sofern nicht anders definiert, haben alle hier verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, allgemein verstanden werden. Das hier bereitgestellte System, die Methoden und Beispiele dienen nur der Veranschaulichung und sollen nicht einschränkend sein.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm eines auf erneuerbarer Energie basierenden Hybridtrocknersystems (100) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das System (100) umfasst mehrere Solarlufterhitzer (102), die für die Nutzung von Solarthermie zur Erwärmung der Trocknungsluft ausgelegt sind, wobei die Solarlufterhitzer (102) mehrere Metallplatten (104), eine Acrylglasplatte (106) umfassen) und einer Glaswolle (108) zur Isolierung und ist ein Doppeldurchlauf-Heizgerät, bei dem zwei Kammern durch eine Metallplatte getrennt sind; eine Trockenkammer (110), in der landwirtschaftliche Produkte zum Trocknen platziert werden, wobei die Trockenkammer (110) eine Anzahl von Tabletts (110a) umfasst, die die Unterbringung einer bestimmten Menge an frischem Produkt ermöglichen; einen Biomasseofen (112), der die Energie an die Trocknungsluft liefert, die zum Dehydrieren des landwirtschaftlichen Produkts in der Trockenkammer (110) verwendet wird, wobei der Biomasseofen (112) einen Luft-Luft-Wärmetauscher (114) in seinem Inneren aufweist fungiert als Wärmeübertragungsbereich; und eine Wärmeenergiespeichereinheit (116) in Verbindung mit einem Wärmetauscher (116a), der entweder mit Biomasse-Rauchgas als primärer Wärmequelle oder mit Solarlufterhitzern (102) als sekundärer Wärmequelle verwendet wird, zum Laden eines Phasenwechselmaterials, wobei die Wärmeenergiespeichereinheit (116) mindestens 50 % der zum Trocknen des landwirtschaftlichen Produkts erforderlichen Wärme abends oder nachts liefert.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Hybridtrocknersystem (100) außerdem: eine elektrische Hilfsheizung (118), um im Notfall aufgrund des Ausfalls der beiden anderen Heizkomponenten, nämlich der Solarlufterhitzer (102) und des Biomasseofens (112), Energie bereitzustellen); einen Luftzufuhrkanal (120), der eine kontinuierliche und ununterbrochene Luftzufuhr ermöglicht; einen zusätzlichen Kanal (122), der eine Verbindung zu Innenkomponenten herstellt; und ein Gebläse (124), um einen gleichmäßigen Luftstrom innerhalb des Luftzufuhrkanals zu ermöglichen.
  • In einer Ausführungsform umfassen die mehreren Metallbleche (104), die bei der Konstruktion der Solarlufterhitzer (102) verwendet werden, ein gewelltes Aluminiumblech als Absorberplatte (104a), das durch Biegen eines flachen Aluminiumblechs hergestellt wird, das den Solarlufterhitzer (102) gleichmäßig teilt) aus zwei Teilen besteht, einer über einer Grundplatte (104b) und einer unter der Grundplatte (104b), bei der es sich um ein Edelstahlblech handelt, und wobei jede Solarheizung (102) eine Länge von 2 m haben kann jeweils mit doppeltem Luftstrom, was zu einer Gesamtlänge der Wärmeübertragung von 8 m führt.
  • In einer Ausführungsform wird die Acrylplatte (106) als Abdeckplatte verwendet und Glaswolle (108) fungiert als Isolierung, um die Wärme einzufangen.
  • In einer Ausführungsform weist der Luft-Luft-Wärmetauscher (114) innerhalb des Biomasseofens (112) mehrere Wärmetauscherrohre (114a) und plattenartige Rippen (114b) auf, wobei die Wärmetauscherrohre (114a) durch sie verlaufen plattenartige Rippen (114b), wobei Wärme von der Innenwand der Wärmetauscherrohre (114a) auf die Trocknungsluft übertragen werden muss.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Wärmeenergiespeichereinheit (116) den Wärmetauscher (116a), der außerdem mehrere Wärmetauscherrohre (116b) mit kleinerem Durchmesser umfasst, die in Längsrichtung innerhalb des Phasenwechselmaterials (PCM) verteilt sind und die Wärme speichern Wärmetauscherrohre (116b), die in zwei Gruppen zu je 8 Rohren unterteilt sind, werden zur Bereitstellung der erforderlichen Wärmeaustauschfläche verwendet, wobei jede Gruppe in einem radialen Abstand von 19 cm und 27 cm von der Achse des Wärmetauschers (116a) platziert ist. Die Wärmeaustauschrohre (116b) werden so platziert, dass das äußere Rohr zwischen zwei inneren Rohren liegt, aber radial nach außen zeigt, um ausreichend Platz für die Erzeugung der erforderlichen Luft für den Wärmeaustausch bereitzustellen, und diese Wärme wird dann mit Hilfe von der Trocknungsluft zugeführt Behälter für Phasenwechselmaterial (Laurinsäure) im Ringraum des Wärmetauschers (116a).
  • In einer Ausführungsform ist der Biomasseofen (112) einschließlich des Luft-Luft-Wärmetauschers (114) mit Hilfe des Luftzufuhrkanals (120) mit der Wärmespeichereinheit (116) verbunden, wobei im Falle der Wärmeenergiespeichereinheit der Biomasseofen (116) als Hauptheizeinheit zur Erwärmung der Trocknungsluft dient. Der Biomasseofen (112) ist auch abends in Betrieb, um etwaige Wärmedefizite auszugleichen.
  • In einer Ausführungsform handelt es sich bei der Trockenkammer (110) um eine Chargentrocknungskammer mit vier Tabletts (110a) zur Handhabung roher, feuchter Agrarprodukte, wobei die Tabletts (110a) mithilfe von Schrauben befestigt werden können, um den Austausch zu erleichtern, und wobei die Trocknung erfolgt Luft tritt durch den Boden der Trockenkammer (110) ein, die über einen Einlass (110b) mit einer schrägen vertikalen Wand verfügt, und tritt durch den Auslass (110c) am oberen Ende der Trockenkammer (110) aus.
  • In einer Ausführungsform kann das auf erneuerbarer Energie basierende Hybridtrocknersystem (100) vier verschiedene Arten von Heizbedingungen erreichen, nämlich konstante Heißlufttrocknung, intermittierende Heißlufttrocknung, konstante Vakuumtrocknung und intermittierende Vakuumtrocknung.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein neuartiges, auf erneuerbarer Energie basierendes Hybrid-Trocknersystem (100) bereit, das sowohl Tag als auch Nacht betrieben werden kann, um das landwirtschaftliche Produkt unter Verwendung von thermischer Energie aus Solarenergie und Biomasseenergie zu trocknen, wobei das Hybrid-Trocknersystem (100) aus zwei Solarkomponenten besteht Lufterhitzer (102), einen Biomasseofen (112), einen latentwärmebasierten Energiespeicher (116), einen elektrischen Zusatzheizer (118), ein Gebläse (124) und eine Trockenkammer (110). Der erzwungene Konvektions-Hybridtrockner nutzt erneuerbare Energiequellen wie Solarenergie und Biomasse und eignet sich zum Trocknen feuchter landwirtschaftlicher Produkte das ganze Jahr über und rund um die Uhr. Möglich wird diese Anpassungsfähigkeit durch die Möglichkeit des Systems, zwischen Solarenergie und Biomasseenergie umzuschalten. Um zu verhindern, dass das geladene Produkt durch eine abrupte Unterbrechung des Trocknungsprozesses verdirbt, ist für den Fall, dass die beiden anderen Heizeinheiten ausfallen, eine zusätzliche elektrische Heizung verfügbar.
  • Der Trockner wurde für die Verarbeitung landwirtschaftlicher Güter entwickelt, die in der Region leicht erhältlich sind, darunter Kartoffeln, Chayote, Minze, Banane, Ingwer und Kurkuma. Der akzeptable Endfeuchtigkeitsgehalt liegt bei etwa 10 %, und die meisten Produkte haben einen Anfangsfeuchtigkeitsgehalt von 90 % oder weniger. Daher können diese Zahlen allgemein bei der Energieschätzung verwendet werden. Mithilfe der Energiebilanzberechnungen wurde ermittelt, wie viel Luft benötigt wurde, um die Wärme für die Trocknung bereitzustellen. Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die verschiedenen Annahmen, die bei der Auslegung des Trocknungssystems getroffen wurden. Tabelle 1: Parameter zur Auslegungsberechnung
    Parameter Wert
    Produktart Obst/Gemüse, Sonstiges
    Anfangsfeuchtigkeitsgehalt (wb) 90 %
    Endfeuchtegehalt (wb) 10 %
    Kapazität des Trockners 20 kg
    Zu entfernende Wassermasse 17.78
    Umgebungstemperatur 25 °C
    Durchschnittliche Temperatur der Trocknungsluft 50 °C
    Mittlere Produkttemperatur 43.75 °C
    Lfg Wasser 2700 kJ/kg
    Minimaler Energiebedarf zum Trocknen 57607 kJ
    Geschätzte Trocknungszeit 40 Stunden
  • 2 zeigt ein schematisches Diagramm des vorgeschlagenen Hybridtrocknersystems (100) auf Basis erneuerbarer Energien gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das vorgeschlagene System besteht hauptsächlich aus Komponenten, nämlich zwei Solarlufterhitzern (102), einem Biomasseofen (112), einem latentwärmebasierten Energiespeicher (116), einer elektrischen Zusatzheizung (118), einem Gebläse (124) und einer Trockenkammer (110), wobei jede dieser Komponenten im Folgenden im Detail beschrieben wird.
  • Biomasseofen (112):
  • Das Produkt wird in der Trockenkammer mit Energie aus dem Biomasseofen getrocknet, der auch die Trocknungsluft antreibt. Die meisten landwirtschaftlichen Produkte werden bei weniger als 80 °C getrocknet. zeigt die Konfiguration des Luft-Luft-Wärmetauschers des Biomasseofens, der auch eine Reihe von Wärmetauscherrohren umfasst.
  • 3 zeigt ein schematisches Diagramm der Konfiguration des Luft-Luft-Wärmetauschers (114), der im Biomasseofen (112) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet wird.
  • Der Biomasseofen umfasst einen Luft-Luft-Wärmetauscher, der außerdem aus mehreren Wärmetauscherrohren besteht. Die Konfiguration ist in dargestellt. Wie in der Abbildung gezeigt, umfasst der Wärmetauscher einen Rohrbereich und plattenartige Rippen. Die Konfiguration der Kupferrohre und Plattenrippen wird im entwickelten Biomasseofen verwendet, wobei die Konfiguration oder Designparameter für die Entwicklung des Biomasseofens unten in Tabelle 2 angegeben sind. Tabelle 2: Auslegungsparameter für den Biomasseofen
    Parameter Wert
    Rohrdurchmesser 0.035 m
    Querschnittsfläche des Ofens 0.4225 m2
    Luftgeschwindigkeit 2 m/s
    Rauchgasgeschwindigkeit 0.5 m/s
    Rauchgastemperatur 400 °C
    Umgebungslufttemperatur 25 °C
    Heißlufttemperatur 50 °C
    Viskosität von Luft bei 50 °C (µ) 1.962 × 10 -5 kg/ms
    Viskosität des Rauchgases bei 400 °C (µ) 3.17 × 10 -7 kg/ms
    Dichte der Luft bei 50 °C 1.086 kg/m3
    Dichte des Rauchgases bei 400 °C 0.525 kg/m3
    Reynolds-Zahl (Re) 107 (Rauchseite), 2823 (Luftseite)
    Konvektiver Wärmeübergangskoeffizient (h) 5.72 W/m2-K (Rauchseite), 2.04 W/m2-K (Luftseite)
    Zugeführte Wärmemenge 3120 W
  • Wärmeenergiespeicher (TES) (116):
  • Zur Beladung des Phasenwechselmaterials (PCM) kann der thermische Energiespeicher entweder mit Biomasse-Rauchgas (Hauptwärmequelle) oder Solarlufterhitzern (Sekundärwärmequelle) genutzt werden. Mindestens 50 % (idealerweise 70-80 %) der zum Trocknen am Abend oder in der Nacht benötigten Wärme soll die TES-Einheit liefern. Die folgenden Berechnungen wurden mit Rauchgas als Wärmequelle durchgeführt. Für die anschließenden Berechnungen zur Ermittlung des konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten auf der Luftseite wurde die Rohrwandtemperatur von 70 °C berücksichtigt.
  • Nach den entsprechenden Gleichungen betragen die Reynolds-Zahl und die Grasshof-Zahl 68,857 (turbulent) bzw. 333, Gr/Re2 < 0.1 deutete in diesem Beispiel auf erzwungene Konvektion hin.
  • Als Ergebnis wurde die Nusselt- Zahl für die erzwungene Konvektionswärmeübertragung im Zusammenhang mit turbulenten Luftströmen mithilfe der Dittus-Boelter- Gleichung berechnet. Es wurde festgestellt, dass der konvektive Wärmeübergangskoeffizient 20.69 W/m2 K betrug.
  • Die ermittelte Wärmemenge beträgt 2175 W bei einer Luftaustrittstemperatur von 50 °C und einer Eintrittstemperatur von 30 °C. Die Innenrohre des Wärmetauschers, deren Temperatur 70 °C betrug, müssen die gleiche Wärme an die Trocknungsluft abgeben. Die beste Technik zur Schaffung dieses Wärmeaustauschraums bestand darin, eine Reihe von Rohren mit jeweils abnehmendem Durchmesser in Längsrichtung durch das PCM zu platzieren. Ziel war es, die Länge des Wärmetauschers auf unter 2 Meter zu reduzieren, da in einem sehr langen, schmalen Rohr Druckverluste auftreten können. Damit reichten 16 Rohre mit je 6 cm Durchmesser und 1.74 m Länge aus, um die nötige Wärmeaustauschfläche bereitzustellen. Bei einem Sicherheitsfaktor von 1.2 kann die Länge auf 2 Meter erhöht werden. Die 16 Rohre wurden in zwei Gruppen zu je 8 Rohren aufgeteilt und 19 cm bzw. 27 cm radial von der Achse des zylindrischen Körpers des Wärmetauschers entfernt positioniert. Da es den radialen Abstand in drei gleiche Teile aufteilte, wurden diese radialen Abstände ausgewählt. Die Rohre wurden so angeordnet, dass alle äußeren Rohre radial nach außen zeigten, aber zwischen den beiden inneren Rohren lagen. Daher würde ein Wärmetauscher mit einer Länge von etwa 2 m ausreichen, um die notwendige Luft für den Wärmeaustausch zu erzeugen. Das im Ringraum des Wärmetauschers befindliche PCM lieferte Wärme an die Trocknungsluft. Als PCM für die aktuelle Untersuchung wurde Laurinsäure mit einer Schmelztemperatur von 44°C gewählt, die entweder mit Sonnenenergie oder mit dem Rauchgas eines Biomasseofens geschmolzen werden kann. Laurinsäure hat eine latente Wärme von 184 kJ/kg und eine Dichte von 930 kg/m3, sodass die Masse des PCM für mindestens 4 Stunden mindestens 70-80 Prozent der notwendigen Wärmezufuhr von 2175 W bereitstellen muss. Die restlichen 20-30 % der Wärme kann der Biomasseofen liefern. Nach Berücksichtigung der Volumenausdehnung betrug die füllbare Masse des PCM 75 % der Gesamtmasse, die zur ausreichenden Erwärmung der Luft erforderlich war. Daher wurde der Biomasseofen auch abends genutzt, als die TES-Einheit als primäre Heizeinheit diente und die letzten 25 % der Wärme lieferte.
  • Solar-Lufterhitzer (102):
  • Der Solarlufterhitzer (SAH) wurde mit dem Ziel entwickelt, die Trocknungsluft mithilfe von Solarthermie zu erwärmen. Die Absorberplatte bestand aus einem 0,8 mm dicken, gewellten Aluminiumblech. Mit einer Dicke von 3,5 cm von Kuppe zu Kuppe und einer Teilungslänge von 8 cm von Kuppe zu Kuppe wurde ein flaches Aluminiumblech gebogen. Die Abdeckplatte wurde aus einer 4 mm dicken Acrylglasplatte gefertigt. Die Fundamentplatte wurde aus einem Edelstahlblech gefertigt. Zur Isolierung des Solar-Lufterhitzers wurde Glaswolle mit einer Dämmstärke von 2.5 cm verwendet. Durch den Einsatz wellenförmiger Absorberplatten wurde die Breite um den Faktor 1.33 vergrößert und die effektive Oberfläche vergrößert. Dadurch betrug die effektive Breite des Solarlufterhitzers, die 100 cm betrug, 133 cm. Bei dem verwendeten SAH handelte es sich um einen Double-Pass-Typ mit einer Innendicke von 12 cm, die gleichmäßig über und unter der Absorberplatte verteilt war.
  • Der hydraulische Durchmesser des Solarlufterhitzers wurde anhand des Verhältnisses von Fläche zu Umfang berechnet. Aufgrund des Wellenmusters der Absorberplatte geht jedoch ein Teil des Luftstroms verloren, was berücksichtigt werden muss. Die effektive Fläche wird mit 558 cm2 (0.0558 m2) berechnet, nachdem diese Fläche von 42 cm2 von 600 cm2 (100 × 6 cm2) entfernt wurde. Der Umfang wurde als (100 + 6 + 133 + 3) = 245 cm aus der Summe der vier Seiten berechnet. Hydraulischer Durchmesser (D) = 0.02278.
  • Die maximale Geschwindigkeit innerhalb des SAH wurde mit 1.6 m/s unter Berücksichtigung der Luftströmungsrate von 0.0182 kg/s berechnet. Die erforderliche Wärmequelle betrug 2175 W, da eine Ausgangslufttemperatur von 50 °C und eine Einlasslufttemperatur von 25°C erforderlich waren. Die berechnete Reynolds-Zahl betrug 1522, was auf eine laminare Luftströmung innerhalb des SAH hinweist. Die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Absorberplatte (T-Absorber) wurde für das Klima in Aizawl, Mizoram, Indien, mit 60 °C gemessen. Gr/Re2 wurde mit 0.002 bestimmt, was auf erzwungene Konvektion als Methode der Wärmeübertragung hinweist. Die Nusselt- Zahl des Luftstroms für das SAH wurde mit 27.08 ermittelt. Die Länge des SAH wurde anhand des berechneten Werts von h ( 23.75 W/m2 K) und des Wärmeversorgungsbedarfs von 2175 W geschätzt. Die für das SAH benötigten 6,88 m wurden entdeckt. Dies wurde mit einem Sicherheitsfaktor von 1,2 multipliziert, um die erforderliche Länge von 8.26 zu erhalten. Dadurch kann jeder Solarlufterhitzer mit einem doppelten Luftstrom und einer Länge von 2 m konstruiert werden, was einer gesamten Wärmeübertragungslänge von 8 m entspricht.
  • 4 zeigt ein schematisches Diagramm der Trockenkammer (110) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Trockenkammer (110):
  • Wie in dargestellt, besteht das entworfene Trocknungssystem aus einer diskontinuierlichen Trockenkammer mit vier Böden und einer Kapazität für 15-20 kg rohes, feuchtes Produkt. Zum Be- und Entladen der Ware können die Tablare eingeschoben oder herausgezogen werden. Die Tabletts sind mit Schrauben befestigt, sodass sie bei Bedarf einfach entfernt und ausgetauscht werden können. Jedes Tablett war 100 cm × 100 cm groß, sodass der Trockenraum eine Gesamtfläche von 4 m2 hatte. Der Boden der Trockenkammer ist nach außen geöffnet, um Luft hereinzulassen. Für die Frischluftzufuhr zu allen vier vertikal übereinander gestapelten Tabletts verfügt die Eingangsseite über eine schräge vertikale Wand. Die Zusammenfassung der Konstruktionsparameter der Trockenkammer ist in der folgenden Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3: Auslegungsparameter für den Biomasseofen
    Parameter Wert
    Masse des Produkts 20 kg
    Trockenplatz erforderlich 3.71 m2
    Trockenplatz vorhanden 4m2
    Anzahl der Tabletts 4
    Größe der Tabletts 100 cm × 100 cm
    Abstand zwischen den Tabletts 20 cm
    Abmessung der gesamten Trockenkammer 100 cm × 100 cm × 110 cm
  • In einer Ausführungsform für zwei Bioprodukte, Chayote (Sechium) und Kartoffel (Solanum tuberosum) wurden die Auswirkungen von vier Heiz-/Trocknungstechniken - konstante Heißlufttrocknung (CHAD), konstante Vakuumtrocknung (CVAD), intermittierende Heißlufttrocknung (IHAD) und intermittierende Vakuumtrocknung (IVAD) - auf den Wärme- und Stofftransfer bewertet , Trocknungskinetik und physikalische Eigenschaften wie Schrumpfung, Porosität, Schüttdichte und Partikeldichte. Die genannten vier Heiztechniken werden wie folgt beschrieben:
    • (i). Konstante Heißlufttrocknung (CHAD): Mit dieser Technik wurden Produkte kontinuierlich in einer Trockenkammer bei einer Temperatur von 60 °C getrocknet, wobei die Proben nur einmal pro Stunde entnommen wurden, um ihr Gewicht und ihre Abmessungen zu messen.
    • (ii) Intermittierende Heißlufttrocknung (IHAD): Bei dieser Technik wurden die Produkte in den Trockner gegeben und 50 Minuten lang auf 60 °C erhitzt (Aufheizphase). Anschließend wurden sie herausgenommen und an der Umgebungsluft belassen nach 10 Minuten (Temperierzeit). Vom Beginn der Trocknungszeit bis zum Ende wurde dieser Vorgang stündlich wiederholt.
    • (iii) . Konstante Vakuumtrocknung (CVAD): Mit einer Pumpe wurde der Kammerdruck auf 360 mmHg (knapp 0.5 Atmosphären) gesenkt, nachdem die Gegenstände in einen Vakuumbehälter (Tarson-402020, 200 mm Durchmesser) gegeben wurden. Der vakuumierte Behälter wurde dann in die Trockenkammer gestellt, die auf einer konstanten Temperatur von 60 °C gehalten wurde. Beim Entladen der Ware zur Gewichts- und Dimensionsmessung wiederholte sich dieser Vorgang stündlich.
    • (iv). Intermittierende Vakuumtrocknung (IVAD): Bei dieser Technik wurden die Produkte zunächst bei einer konstanten Temperatur von 60 °C (bei Umgebungsdruck) getrocknet, indem sie 50 Minuten lang (Heizperiode) in die Trockenkammer gegeben wurden. Dann wurden sie aus dem Trockner genommen und in einen Vakuumbehälter mit einem Unterdruck von 360 mmHg gegeben, wo sie die folgenden 10 Minuten bei Raumtemperatur belassen wurden (der „Temperierzeitraum“), bevor sie zurückgebracht wurden. Dies geschah einmal pro Stunde, bis der Trocknungsprozess abgeschlossen war.
  • Frische Produkte (Kartoffel und Chayote) wurden auf dem Nachbarschaftsmarkt gekauft, gereinigt und dann in Quader mit den Maßen 2 cm, 2 cm, 1 cm geschnitten. Mithilfe der Ofenmethode wurde der ursprüngliche Feuchtigkeitsgehalt ermittelt. Wie in dargestellt, wurden die Versuche kontinuierlich im neu geschaffenen Solar-Biomasse-HybridTrockner durchgeführt, bis die entsprechende Endfeuchte erreicht war. Dies wurde erreicht, indem der Biomasseofen nachts (17:00 bis 21:00 Uhr) und die Solarlufterhitzer tagsüber (9:00 bis 15:00 Uhr) als primäre Heizquellen genutzt wurden. Der thermische Energiespeicher wurde am späten Nachmittag (15:00-17:00 Uhr) zusammen mit einer Biomassefeuerung eingesetzt.
  • Um der Luft Zeit zu geben, einen stabilen Zustand zu erreichen, wurde der Trockner 60 Minuten vor dem Laden der Proben eingeschaltet. Um Gewichts- und Größenveränderungen zu messen, wurde eine Probe von 100 g separat auf jedes der vier Tabletts gelegt. Für zusätzliche Berechnungen, die im Papier detailliert beschrieben werden, wurde der Durchschnittswert der vier Fächer verwendet. Alle 60 Minuten wurden Gewicht und Abmessungen der Proben mit einer elektronischen Waage (Shimadzu, AUY 220, Genauigkeit: 0.001 g) gemessen. Zur Bestimmung der Stichprobengröße wird ein digitaler Nonius verwendet Es wurde eine Dicke (mindestens 0.05 mm) verwendet. Mit einem Hitzdrahtanemometer wurde die Trocknungsluftgeschwindigkeit gemessen. Die Luftgeschwindigkeit der Trockenkammer, die während des gesamten Experiments aufrechterhalten wurde, betrug 0.37 m/s .
  • Die Ergebnisse, die bei der Bewertung des entwickelten Hybrid-Trocknersystems erzielt oder beobachtet wurden, werden im Folgenden beschrieben.
    • • Das entwickelte Trocknungssystem zeigte schnellere Trocknungszeiten als die meisten vergleichbaren in der Literatur beschriebenen Solartrockner. Darüber hinaus konnte es kontinuierlich mit erneuerbarer Energie wie Solarenergie und Biomasse zum Heizen betrieben werden.
    • • Bei Kartoffeln fand die Trocknung unter CHAD, IHAD und IVAD in einer Zeit fallender Raten statt, wohingegen die Trocknung unter CVAD in einer Zeit stabiler Raten stattfand. Im Gegensatz dazu zeigten alle Trocknungsprofile für Chayote eine Kinetik der Tropfgeschwindigkeit.
    • • Für Kartoffelproben, die unter CHAD, IHAD, IVAD und CVAD getrocknet wurden, betrugen die durchschnittlichen Trocknungsraten 0.4935, 0.4889, 0.4854 bzw. 0.3374 kg/kg-Stunde . Chayote hatte höhere vergleichbare Trocknungsraten von 1.25, 1.11, 1.09 und 1.11 kg/kg-h. Dadurch trocknet Chayote schneller aus.
    • • Die Trocknungsraten für intermittierende Temperaturtrocknung (IHAD) und intermittierende Drucktrocknung (IVAD) entsprachen denen von CHAD. Ihre effektive Erhitzungszeit war jedoch 16.7 % kürzer als die von CHAD und CVAD, was möglicherweise dazu beigetragen hat, den Energiebedarf für die Trocknung zu senken.
    • • Für Kartoffeln und Chayote wurde der Schrumpfungskoeffizient () mit 0.16 bzw. 0.09 ermittelt. Im Vergleich zu Kartoffeln trockneten Chayoten schneller, was zu einem stärkeren Schrumpfen führte.
    • • Da IHAD und IVAD gute Stoff- und Wärmeübertragungseigenschaften aufwiesen, wurde festgestellt, dass sie vielversprechende intermittierende Trocknungsverfahren für die beiden in der Studie berücksichtigten Bioprodukte waren. Ihre attraktivste Eigenschaft war jedoch die kürzere Erhitzungszeit, die den gleichen Trocknungsgrad bei geringerem Energieverbrauch ermöglichte. Darüber hinaus kann IHAD als die beste Trocknungsmethode für Kartoffeln angesehen werden, da sie die herkömmliche Trocknung bei konstanter Temperatur hinsichtlich der Wärme- und Stoffübertragungsparameter (hc, hm und Dm) übertrifft.
  • Die Ergebnisse der vorliegenden Erfindung zeigen, dass ein mit erneuerbarer Energie betriebener Trockner kontinuierlich laufen kann, was für Industrieforscher von Interesse sein wird. Es könnte auch als Grundlage für zukünftige Forschungen zum Einsatz verschiedener Trocknungstechniken für Chayote dienen, die in der Literatur immer noch nur wenig behandelt werden.
  • Die Zeichnungen und die vorstehende Beschreibung geben Beispiele für Ausführungsformen. Fachleute werden erkennen, dass eines oder mehrere der beschriebenen Elemente durchaus zu einem einzigen Funktionselement kombiniert werden können. Alternativ können bestimmte Elemente in mehrere Funktionselemente aufgeteilt werden. Elemente einer Ausführungsform können zu einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Beispielsweise können die Reihenfolgen der hier beschriebenen Prozesse geändert werden und sind nicht auf die hier beschriebene Weise beschränkt. Darüber hinaus müssen die Aktionen eines Flussdiagramms nicht in der gezeigten Reihenfolge implementiert werden; Es müssen auch nicht unbedingt alle Handlungen ausgeführt werden. Auch solche Handlungen, die nicht von anderen Handlungen abhängig sind, können parallel zu den anderen Handlungen durchgeführt werden. Der Umfang der Ausführungsformen wird durch diese spezifischen Beispiele keineswegs eingeschränkt. Zahlreiche Variationen, ob explizit in der Spezifikation angegeben oder nicht, wie z. B. Unterschiede in Struktur, Abmessung und Materialverwendung, sind möglich. Der Umfang der Ausführungsformen ist mindestens so breit wie durch die folgenden Ansprüche angegeben.
  • Vorteile, andere Vorzüge und Problemlösungen wurden oben im Hinblick auf spezifische Ausführungsformen beschrieben. Die Vorteile, Vorzüge, Problemlösungen und alle Komponenten, die dazu führen können, dass ein Nutzen, ein Vorteil oder eine Lösung eintritt oder ausgeprägter wird, dürfen jedoch nicht als kritische, erforderliche oder wesentliche Funktion oder Komponente von ausgelegt werden einzelne oder alle Ansprüche.
  • REFERENZEN
    • 100
    Ein Blockdiagramm eines auf erneuerbaren Energien basierenden Hybridtrocknersystems.
    102
    Vielzahl von Solar-Lufterhitzern
    104
    Vielzahl von Blechen
    106
    Acrylglasplatte
    108
    Glaswolle
    110
    Trockenkammer
    110a
    Anzahl der Tabletts
    110a
    Tablett 4
    110a
    Tablett 3
    110a
    Tablett 2
    110a
    Tablett 1
    110b
    Lufteintritt
    110c
    Luftauslass
    112
    Biomasseofen
    114
    Luft-Luft-Wärmetauscher
    114a
    Rohre
    114b
    Plattenförmige Lamellen
    116
    Wärmeenergiespeicher
    116a
    Wärmetauscher
    118
    elektrische Zusatzheizung
    120
    Luftzufuhrkanal
    124
    Gebläse
    202
    Einlass-2
    204
    Sah-1
    206
    Sah-2
    208
    Expansionsventil
    210
    Verdampfer
    212
    Verflüssiger
    214
    Einlass - 1
    216
    Verdichter
    218
    Biomasse-Ofen
    220
    Einlass - 3
    222
    TES
    224
    Elektrischer Heizer
    226
    Trockenkammer
    228
    Gebläse
    230
    Austritt

Claims (10)

  1. Ein auf erneuerbarer Energie basierendes Hybrid-Trocknersystem, bestehend aus: eine Vielzahl von Solar-Lufterhitzern, die für die Nutzung solarthermischer Energie zum Erhitzen der Trocknungsluft ausgelegt sind, wobei die Solar-Lufterhitzer mehrere Metallplatten, eine Acrylglasplatte und eine Glaswolle zur Isolierung umfassen und ein Doppeldurchlauf-Heizgerät sind zwei Fächer sind durch eine Metallplatte getrennt; eine Trockenkammer, in der das landwirtschaftliche Produkt zum Trocknen platziert wird, wobei die Trockenkammer eine Reihe von Tabletts umfasst, die die Aufnahme einer bestimmten Menge an frischem Produkt ermöglichen; einen Biomasseofen, der die Energie an die Trocknungsluft liefert, die zum Dehydrieren des landwirtschaftlichen Produkts in der Trockenkammer verwendet wird, wobei der Biomasseofen einen Luft-Luft-Wärmetauscher in seinem Inneren umfasst, der als Wärmeübertragungsbereich dient; und eine thermische Energiespeichereinheit in Verbindung mit einem Wärmetauscher, der entweder mit Biomasse-Rauchgas als primärer Wärmequelle oder mit Solarlufterhitzern als sekundärer Wärmequelle verwendet wird, zum Laden eines Phasenwechselmaterials, wobei die thermische Energiespeichereinheit mindestens 50 % liefert. Wärmemenge, die zum Trocknen des landwirtschaftlichen Produkts am Abend oder in der Nacht erforderlich ist.
  2. System nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: eine zusätzliche elektrische Heizung, um im Notfall aufgrund des Ausfalls der beiden anderen Heizkomponenten, nämlich Solarlufterhitzer und Biomasseofen, Energie bereitzustellen; ein Luftzufuhrkanal, der eine kontinuierliche und ununterbrochene Luftzufuhr ermöglicht; ein zusätzlicher Kanal zur Verbindung mit Innenkomponenten; Und ein Gebläse zur Erleichterung einer gleichmäßigen Luftströmung innerhalb des Luftzufuhrkanals.
  3. System nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Metallblechen, die beim Entwurf der Solar-Lufterhitzer verwendet werden, ein gewelltes Aluminiumblech als Absorberplatte umfasst, das durch Biegen eines flachen Aluminiumblechs entworfen wurde, das den Solar-Lufterhitzer gleichmäßig in zwei Teile teilt, eine befindet sich über einer Grundplatte und eine unter der Grundplatte, die aus einem Edelstahlblech besteht, wobei jede Solarheizung aus einer Länge von jeweils 2 m mit doppeltem Luftstrom bestehen kann, was zu einer Gesamtlänge der Wärmeübertragung führt als 8m.
  4. System nach Anspruch 1, wobei die Acrylplatte als Abdeckplatte verwendet wird und Glaswolle als Isolierung zum Einfangen der Wärme dient.
  5. System nach Anspruch 1, wobei der Luft-Luft-Wärmetauscher innerhalb des Biomasseofens mehrere Wärmetauscherrohre und plattenartige Rippen aufweist, wobei die Wärmetauscherrohre durch die plattenartigen Rippen hindurchgehen, wobei Wärme zugeführt werden muss von der Innenwand der Wärmetauscherrohre auf die Trocknungsluft übertragen werden.
  6. System nach Anspruch 1, wobei die Wärmeenergiespeichereinheit einen Wärmetauscher umfasst, der außerdem mehrere Wärmetauscherrohre mit kleinerem Durchmesser umfasst, die in Längsrichtung innerhalb des Phasenwechselmaterials (PCM) verteilt sind, wobei 16 der Wärmetauscher ist Zur Bereitstellung der erforderlichen Wärmeaustauschfläche werden Rohre verwendet, die in zwei Gruppen zu je 8 Rohren unterteilt sind, wobei jede Gruppe in einem radialen Abstand von 19 cm und 27 cm von der Achse des Wärmetauschers angeordnet ist.
  7. System nach Anspruch 6, wobei die Wärmeaustauschrohre so platziert sind, dass das äußere Rohr zwischen zwei inneren Rohren liegt, aber radial nach außen zeigt, um ausreichend Raum bereitzustellen, um die erforderliche Luft für den Wärmeaustausch und dann diese Wärme zu erzeugen Der Trocknungsluft wird mit Hilfe des Phasenwechselmaterials (Laurinsäure) ein Behälter im Ringraum des Wärmetauschers in der Wärmeenergiespeichereinheit zugeführt.
  8. System nach Anspruch 1, wobei der Biomasseofen einschließlich Luft-Luft-Wärmetauscher mit Hilfe des Luftzufuhrkanals mit der Wärmespeichereinheit verbunden ist, wobei in diesem Fall die Wärmespeichereinheit als Hauptheizeinheit fungiert Um die Trocknungsluft zu erwärmen, ist die Biomassefeuerung auch abends in Betrieb, um etwaige Wärmedefizite auszugleichen.
  9. System nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Trockenkammer um eine ChargenTrocknungskammer handelt, die vier Tabletts zur Handhabung roher, feuchter Agrarprodukte umfasst, wobei die Tabletts mithilfe von Schrauben befestigt werden, um den Austausch zu erleichtern, und wobei Trocknungsluft eintritt durch den Boden der Trockenkammer, die einen Einlass mit einer schrägen vertikalen Wand hat, und tritt durch den Auslass an der Oberseite der Trockenkammer aus.
  10. System nach Anspruch 1, wobei das auf erneuerbarer Energie basierende Hybridtrocknersystem vier verschiedene Arten von Heizbedingungen erreichen kann, nämlich konstante Heißlufttrocknung, intermittierende Heißlufttrocknung, konstante Vakuumtrocknung und intermittierende Vakuumtrocknung.
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