Исследование устройства для сушки хлопка с использованием солнечной энергии
Ключевые слова:
хлопковое сырье, солнечный коллектор, тепло-массоперенос, критерий Нуссельта, кинетика сушки, модель Пейджа, эксергетический анализ, методология поверхности отклика, автоматическое управлениеАннотация
В статье рассматривается вопрос аналитического обоснования основных конструктивных и технологических параметров солнечного устройства для снижения стандартной влажности (7–9%) хлопкового сырья после сбора урожая в поле перед поставкой на предприятия по очистке и сепарации на основе междисциплинарного тепломассопереноса, теории конвективного теплообмена, кинетики сушки и эксергетического анализа, а также единого подхода. Коэффициент конвективного теплообмена в воздушном тракте коллектора определялся с использованием критерия Рейнольдса–Нуссельта–Прандтля, а тепловой коэффициент теплового потока коллектора (КТП) — с использованием характеристического уравнения второго порядка Хоттела–Вилье–Блисса. Процесс сушки оценивался с использованием полуэмпирической модели Пейджа и температурно-диффузионной зависимости типа Аррениуса, а термодинамическое совершенство процесса оценивалось с использованием эксергетического КТП. Многофакторная оптимизация площади поверхности коллектора и расхода воздуха проводилась с использованием регрессионной модели второго порядка на основе методологии поверхности отклика (МПО). Для устройства производительностью 1000 кг/ч были определены числовые значения площади поверхности коллектора, расхода воздуха, температуры и продолжительности сушки при условии снижения влажности с 10% до 7%, а также проведен графический и аналитический анализ их чувствительности к изменениям солнечной радиации. Учитывая высокий солнечный потенциал Узбекистана и тот факт, что сезон сбора хлопка приходится на солнечные месяцы, рекомендуется внедрить адаптивную систему автоматического управления для стабилизации температуры выходящего воздуха..
Библиографические ссылки
Duffie J.A., Beckman W.A. Solar Engineering of Thermal Processes. 4th ed. — Hoboken: John Wiley & Sons, 2013.
Incropera F.P., DeWitt D.P., Bergman T.L., Lavine A.S. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 7th ed. — Hoboken: John Wiley & Sons, 2011.
Page G.E. Factors Influencing the Maximum Rates of Air Drying Shelled Corn in Thin Layers: PhD thesis. — Purdue University, 1949.
Henderson S.M., Pabis S. Grain drying theory I: Temperature effect on drying coefficient // Journal of Agricultural Engineering Research. — 1961.
Solar dryers: A review of mechanism, methods and critical analysis of transport models applicable in solar drying of product // ScienceDirect, 2025. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2949720525000050
Assessment of Solar Dryer Performance for Drying Different Food Materials: A Comprehensive Review // IntechOpen, 2023. URL: https://www.intechopen.com/chapters/88420
Assessing the carrying capacity of solar dryers applied for agricultural products: a systematic review // Discover Energy (Springer), 2024. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s43937-024-00031-x
Performance of various solar dryer types integrating latent heat storage for drying agricultural products: An up-to-date review // ScienceDirect, 2024. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352152X2403634X
Characterizing agricultural product drying in solar systems using thin-layer drying models: comprehensive review // Discover Food (Springer), 2025. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s44187-025-00362-1
Energy, exergy, and techno-economic performance analyses of solar dryers for agro products: A comprehensive review // ScienceDirect, 2021. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038092X21008161
Performance evaluation of greenhouse solar dryer: Energy-exergy analysis, CFD simulation and eco-environmental assessment // ScienceDirect, 2024. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960148124020147
Exergy and sustainability analysis of solar dryer with sinusoidal absorber plate and thermal energy storage // ScienceDirect, 2026. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038092X26002756
A comprehensive review of indirect solar drying techniques integrated with thermal storage materials and exergy-environmental analysis // Environment, Development and Sustainability (Springer), 2024. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s10668-024-04755-7
Exergy of Solar Dryer // IntechOpen, 2022. URL: https://www.intechopen.com/chapters/85422
Energy and exergy analysis of a hybrid dryer with air/water solar collectors // ScienceDirect, 2025. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360544225027185
Optimization of convective drying by response surface methodology // ScienceDirect, 2018. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168169918306288
RSM approach for modeling and optimization of designing parameters for inclined fins of solar air heater // ScienceDirect, 2018. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960148118315532
O‘zbekistonda quyosh elektr stansiyalari // Kapital.uz, 2025. URL: https://kapital.uz/uz/ozbekistonda-quyosh-elektr-stansiyalari/
Qishloq xo‘jaligida suv va energiya resurslaridan samarali foydalanish muhim // UZA.uz, 2025. URL: https://uza.uz/en/posts/qishloq-xojaligida-suv-va-energiya-resurslaridan-samarali-foydalanish-muhim_682624
Optimization of drying parameters for hybrid indirect solar dryer for banana slices using response surface methodology // ScienceDirect, 2022. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0957582022010679
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
