Geri Dön

Sıcak havalı kurutucularda enerji tüketimini azaltmak için yeni bir otomasyon sisteminin geliştirilmesi

Development of a new automation system for hot air dryers to reduce energy consumption

  1. Tez No: 463850
  2. Yazar: HASAN GÜL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SEFA TARHAN, YRD. DOÇ. DR. ZAFER DOĞAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gaziosmanpaşa Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 91

Özet

Yapılarının basitliği ve işletme kolaylığı sebebiyle sıcak havalı kurutucular tarımda ve sanayide yaygın olarak kullanılmaktadırlar. En önemli dezavantajları, aşırı enerji tüketimleri sebebiyle ısıtma işleminde ticari enerji kaynaklarının kullanıldığı durumlarda yüksek kurutma maliyetlerine sahip olmalarıdır. Enerji tüketimini azaltmak için sıcak havanın kurutma potansiyelinden tam olarak yararlanmaya imkan sağlayan otomasyon sistemlerine ihtiyaç vardır. Bu ihtiyacı karşılamak amacıyla, Labview programında hazırlanan bir arayüz yardımıyla kurutucu kabini çıkışında ölçülen nemli kurutma havasının bağıl nem değerlerini kontrol girdi değişkeni olarak dikkate alan, ölçülen bağıl nem değerlerini kullanıcı tarafından girilen alt ve üst sınır bağıl nem değerleriyle kıyaslayan, servo motorlarla hareketlendirilen klapelerle hava akışını yönlendiren bir otomasyon sistemi tasarlanmış ve imal edilmiştir. Deneysel verileri birbiriyle kıyaslayabilmek için kurutma süresi 28 saate ve kurutma havası sıcaklığı 45 °C sabit tutulmuştur. Her bir denemede 16 kg domates kurutulmuştur. Kurutmanın başlangıcında kurutucu içerisindeki hava ısıtılarak kullanışmış ve çevre havasının ısıtıcıya girmesi engellenmiştir. Kurutucu kabini çıkışındaki kurutma havasının bağıl nem değeri, kullanıcı tarafından girilen üst sınır değere ulaştığı durumda kurutma havası dışarı atılmış ve çevre havası ısıtılmıştır. Bu çalışma kapsamında bağıl nem alt sınır değeri %40'ta sabitlenirken bağıl nem üst sınır değerleri %70, %80 ve %90 olarak değiştirilmiştir. Bu üç denemeye ilave olarak, kıyaslama amacıyla sürekli olarak çevre havasının ısıtılarak kullanıldığı bir kurutma denemesi de yapılmıştır. Deneme sonunda toplam elektrik enerjisi tüketimi ve ürünlerden nem kaybı miktarları ölçülmüştür. Sürekli olarak çevre havasının kullanıldığı kurutma denemesinde üründen nem kayıp miktarı 7.129 kg iken enerji tüketimi 19.5 kWh olmuştur. Referans olarak kullanılan sürekli olarak çevre havasının ısıtıldığı kurutma denemesi, otomasyon için bağıl nem üst sınır değerinin %70 olduğu kurutma denemesine göre %9.42 daha fazla nem kaybına sahip olmasına karşın enerji tüketimi %50 daha fazla olmuştur. Bunun sonucunda ise özgül enerji tüketimi % 37.1 daha fazla olmuştur. Otomasyon için bağıl nem üst sınır değerinin %70'den %80 ve %90'a çıkarıldığı denemelerde nem kayıp miktarlarının azaldığı ve özgül enerji tüketimlerinde ise önemli bir değişimin olmadığı görülmüştür. Bu çalışma kapsamında %40 ile %70 arasındaki bağıl neme sahip kurutma havasının tekrar ısıtılarak kullanıldığı kurutma denemesinin, otomasyon sisteminin çalıştırlabileceği en uygun kurutma uygulaması olduğu sonucuna varılmıştır.

Özet (Çeviri)

Hot air dryers are widely used in agriculture and industry because of their simple structure and ease of operation. Their most important disadvantage is to have high drying costs because of their high energy consumption in case of that commercial energy sources are used for heating process. There is a need of automation systems which provide the opportunity of benefitting the full drying potential of hot air. To satisfy this need, a new automation was designed and manufactured. This automation system has a unique interface prepared with Labview software, considers the values of relative humidity measured at the outlet of dryer cabinet as the controlling input variable, compares this input variable with the lower and upper limits of relative humidity set by a user and directs the flow of drying air by the valves steered by servo motors. The drying time and the temperature of drying air were set constantly to 28 h and 45 °C in order to compare the experimental results obtained from all drying trials. 20 kg tomatoes were used in each trial. At the beginning of each drying trial, the air already in the dryer was heated and used for drying and the ambient air was blocked from entering the dryer. The drying air was flown out from the dryer and the ambient air was flown into the dryer after heating when the measured relative humidity value of drying air at the outlet of dryer cabinet reached the upper relative humidity limit set by a user. In this study, while the lower relative humidity limit was set to the constant value of %40, the upper relative humidity limit was set to %70, %80 and %90 in turn. In addition to these tree trials, a reference trial in which ambient air was continually used for drying was conducted. The total electrical energy consumption of dryer and the total moisture loss amount of tomatoes were determined after each trial. The total electrical energy consumption of dryer and the total moisture loss amount of tomatoes were 7.129 kg and 19.5 kWh, respectively for the reference trial in which ambient aire was continually used for drying. The reference trial had the total moisture loss amount of tomatoes only 9.42% more than the trial with the upper relative humidity limit of 70% had; however, its total electrical energy consumption was 50% more than that of the considered trial. As a result of these differences, its specific energy consumption was 37.1% more than that of the trial with the upper relative humidity limit of 70%. Increasing the upper relative humidity limit from 70% to 80% or 90% did not reduce the specific energy consumption significantly but lowered the total moisture loss amount of tomatoes. Therefore, in the scope of this study, the trial with the lower and upper relative humidity limits of 40% and 70%, respectively was concluded to be the best drying practice based on that the automation system can be operated.

Benzer Tezler

  1. Nem kontrollü mısır kurutma sisteminin deneysel ve teorik incelenmesi

    Experimental and theoretical analysis of moisture controlled corn drying system

    EMEL ÇELİK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Mekatronik MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YUSUF ÇAY

    DOÇ. DR. NEZAKET PARLAK

  2. Seramik sektöründe pişirme fırın atık ısılarının püskürtmeli kurutucularda geri kazanımı

    Recovery of furnace waste heats in spray dryers and the importance of automation systems in ceramic industry

    SONER YILMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    EnerjiKarabük Üniversitesi

    Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEZAYİ YILMAZ

  3. Gıda kurutma sistemlerinin ekserji analizi

    Exergy analyses of food drying systems

    NESLİHAN ÇOLAK GÜNEŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    EnerjiEge Üniversitesi

    Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ARİF HEPBAŞLI

    PROF. DR. GÜNNUR KOÇAR

  4. Çeltik kurutmada optimizasyon

    Optimization of rough rice drying

    OKTAY HACIHAFIZOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1995

    Makine MühendisliğiTrakya Üniversitesi

    Y.DOÇ.DR. AHMET CİHAN

  5. Yeni tip püskürtmeli kurutucuda ısı ve kütle transferinin incelenmesi

    Investigation of heat and mass transfer in new type spray dryer

    SİNEM IŞIK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Makine MühendisliğiFırat Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CENGİZ YILDIZ