Yeraltı enerji depolu ısı geri kazanımlı ve güneş enerjisi destekli ısı pompalı kurutma sisteminin performansının incelenmesi

Endüstriyel uygulamalardaki geleneksel kurutma sistemleri, onlarca yıldır kullanılmakta ve büyük miktarda enerji tüketmektedirler. Bu sistemler verimli bir şekilde çalıştırılamadığından, çok fazla enerji kaybedilmekte ve çevre kirliliği arttırılmaktadırlar. Bu nedenle, günümüzde yenilikçi ve çevre dostu kurutma sistemlerinin geliştirilmesi ve işletilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, ısı geri kazanım üniteli (HRU) ve ünitesiz, yeraltı ısıl enerji (TES) depolu ve Güneş Enerjisi destekli bir Isı Pompası (SAHP) ile kurutma sisteminin teorik modelleri geliştirilmiş ve kurutma sisteminin ısıl performans parametreleri incelenmiştir. SAHP kurutma sistemi; bir kurutma ünitesi, bir ısı pompası, düz plakalı güneş kollektörleri, bir yeraltı TES tankı ve bir HRU'dan oluşmaktadır. Kurutma sisteminin ısıl performans parametrelerini bulmak için iki farklı analitik model geliştirilmiştir. İlk modelde, TES tankındaki bulunan su sıcaklığı ile diğer performans parametrelerinin saatlik değişimini bulmak için, TES tankı etrafındaki geçici rejim ısı transferi problemi Duhamel'in süperpozisyon ve benzerlik dönüşüm teknikleri uygulanarak çözülmüştür. İkinci modelde ise, aylık periyodik depo sıcaklığı ve diğer performans parametrelerini bulmak için, TES tankı için kararsız ısı transferi problemi Karmaşık Sonlu Fourier Dönüşümü (CFFT) Tekniği uygulanarak çözülmüştür. Bu parametreler; ısı pompası (COP) ve sistem (COPs) için Performans Katsayıları, Özgül Nem Buharlaşma Oranı (SMER), TES tankındaki yıllık su sıcaklığının değişimi, sisteme aktarılan enerji oranları ile sistemden çekilen enerji oranlarıdır. Kurutma sistemi için geliştirilen modeller kullanılarak MATLAB programları hazırlanmıştır. İlk modeli kullanan TES'li SAHP kurutma sistemi için buğdayın kütlesel debisi ve Carnot verimi sırasıyla 50 kg/h ve % 40 olarak seçildiğinde, sistem beşinci yılda periyodik çalışma süresine ulaştığında kollektör alanı, TES tank hacmi, COP, COPs ve SMER değerleri sırasıyla 70 m2, 300 m3, 4.2, 4.1 ve 6 olarak elde edilmiştir. Yıllık enerji tasarrufu, aynı girdiler için HRU kullanmadan aynı sistemle karşılaştırıldığında % 21.4'tür. İkinci modeli kullanan HRU içeren ve içermeyen, TES tankı içeren SAHP kurutma sistemi için, sonuçlar buğdayda ilk ve son durumlardaki nem içeriğinin, buğdayın kütlesel debisinin sistem performans parametreleri üzerindeki etkilerinin yüksek olduğu ortaya çıkmaktadır. Sonuçlar ayrıca, HRU kullanımının sistem performans parametrelerini arttırdığını göstermektedir.