Isı pompalı kurutucuda atık ısı kullanımının performansa etkisi ve deneysel analizi

Performance effect and experimental analysis of waste heat usage in a heat pump dryer

Özet

Bu çalışmada, ısı pompalı üç farklı modda (sistem 1, sistem 2 ve sistem 3) kurutucu tasarlanmış, imal edilmiş ve bayatekmek dilimleri farklı şartlarda kurutulmuştur. 15 mm kalınlığında dilimlenen bayat ekmekler, kuru baza göre 0.55 g sug kuru madde-1 başlangıç nem miktarından 0.09 g su g kuru madde-1 son nem miktarına kadar ortalama 2.9 saatte kurutulmuştur.Bayat ekmek dilimleri 45 °C - 50 °C üfeme havası sıcaklığında ve değişken hava hızlarında (0.2 m s-10.7 m s -1)kurutulmuştur. İstenilen kurutma havası sıcaklığı oransal-integral-türevsel (PID) kontrol kullanılarak elde edilmiştir.Ayrıca kurutulan ürünün yüzey sıcaklığı ısı pompasının kompresörünün kontrol edilmesiyle sağlanmıştır. 45-50 °Ckurutma havası sıcaklığı (KHS) ve 40-45 °C kurutulan ürün yüzey sıcaklığı (KÜYS) set değerlerinde altı deneyyapılmıştır. Üç ayrı modda yapılan altı deneyin sonuçlarına göre tüm sistem performans katsayısı (COP ws) en iyi olansistem, sistem 2 (45 °C KÜYS - 50 °C KHS) de 5.28 olarak hesaplanmıştır. Yapılan üç sistemin içinde en verimlisisistem 2dir. Sistem 2 için, atık hava ısı pompası buharlaştırıcısının ısı kaynağı olarak kullanılmıştır. Bu çalışmada, ısıpompası sistemlerinde kurutma egzoz havası ısısının kullanılmasının uygun ve etkili yöntem olduğu görülmüştür.

Abstract

In this study, three different modes (system 1, system 2 and system 3) heat pump dryers have been designed, manufacturedand stale bread slices have been dried at the different conditions. Stale breads sliced into 15 mm thickness were driedfrom initial dry basis moisture content 0.55 g water g dry matter-1 to fnal moisture content at 0.09 gwater g dry matter-1 average 2.9 hours. Stale bread slices have been dried at 45 °C50 °C drying air temperatures and variable air velocities 0.2 m s -1 0.7 m s -1. Desired drying air temperature was obtained by using Proportional-Integral-Derivation (PID) controller. Alsodried product surface temperature was controlled by controlling of compressor of heat pump. Six experiments weredone at 45-50 oC drying air temperature (DAT) and 40-45 oC dried product surface temperature (DPST) set values. Thebest coeffcent of performances of whole system (COP ws) were calculated as system 2 (45 °C DPST - 50 °C DAT) 5.28.The best effcient system is system 2 in all three systems. For system 2, heat of exhaust air was used as heat source ofevaporator of heat pump. In this study, it is seen that heat pump systems with usage of heat of exhaust drying air aresuitable and effcient applications.