بررسي عملكرد حرارتي خشك‌كن خورشيدي گلخانه‌اي مجهز به سلول‌هاي فتوولتائيك و ماده تغييرفازدهنده

Thermal performance evaluation of a greenhouse solar dryer equipped with photovoltaic cells and phase change material

هدف پژوهش حاضر بررسي عملكرد حرارتي سيستم خشك‌كن خورشيدي گلخانه‌اي مجهز به سلول‌هاي فتوولتائيك و ماده تغييرفازدهنده مي‌باشد. معادلات حاكم بر مسئله توسط نوشتن تعادل انرژي براي اجزا مختلف سيستم شامل مدول فتوولتائيك، هواي محفظه گلخانه‌اي، محصول، صفحه جاذب و ماده تغييرفازدهنده به دست آمده است. از يك مدل تجربي براي محاسبه توان الكتريكي مدول فتوولتائيك استفاده شده است. به منظور محاسبه پارامتر‌هاي حرارتي و الكتريكي سيستم شامل دماي سلول خورشيدي، دماي هواي محفظه گلخانه‌اي، دماي محصول، دماي ماده تغييرفازدهنده، دماي صفحه جاذب و توان الكتريكي، معادلات حاكم بر عملكرد سيستم توسط روش‌هاي عددي حل شده است. همچنين رابطه‌اي براي بازده كلي انرژي سيستم معرفي شده است. نتايج مدل‌سازي تحقيق حاضر در توافق خوبي با داده‌هاي تجربي گذشتگان مي‌باشد. نتايج به دست آمده براي يك روز نمونه شهر زاهدان نشان مي‌دهد كه ماده تغييرفازدهنده با ذخيره حرارت اتلافي سيستم در طول روز و با پس دادن آن در طول شب امكان ادامه فرايند خشك كردن محصول در شب هنگام به خوبي فراهم مي‌آورد به نحوي كه ميزان تبخير كلي در حدود 38.76% افزايش مي‌يابد. حداكثر بازده انرژي سيستم در حدود 15% است.

The purpose of the present study is to investigate the performance evaluation of a greenhouse solar dryer equipped with photovoltaic cells and phase change material. The governing equations of problem is obtaind by writing the energy balance for the various component of the system including photovoltaic module, greenhouse chamber air, crop, absorber plate and phase change material. An empirical model is used to calculate the electrical power of photovoltaic module. In order to calculate the thermal and electrical parameters of the system including photovoltaic cells temperature, the temperature of greenhouse chamber air, crop temperature, phase change material temperature, absorber plate temperature and electrical power, the governing equations on the system performance is solved by numerical methods. Also, a relation for the overall energy efficiency of the system is introduced. The modeling results of the present study is in good agreement with the experimental data of the previous literature. The results obtained for the sample day of Zahedan show that the phase change material by storing the system loss heat during the day and releasing it at night enables the crop drying process to continue well into the night, so that the overall evaporation rate increases by about 38.76%. The maximum energy efficiency of the system is about 15%.