Узбекистан академия наук республики узбекистан

Объекты и методы исследования. 
Цель настоящей работы является анализ 
энергетической эффективности рециркуляционной гелиосушильной установки с 
рекуперативным теплообменником. Одним из основных показателей определяющих 

---

275 
тепловую эффективность (степень теплотехнического совершенства) любой солнечной 
сушильной установки является ее КПД, который определяется из следующего 
соотношения: 
пр
пол
Q
Q


(1)
где Q
пол
- полезная использованная (тепло) энергия, Q
пр 
– это суммарная прошедшая 
солнечная радиация в рециркуляционной солнечной сушильной установке (РССУ), т. е. 



i
i
расi
прi
пр
F
D
S
Q
)
(
(2) 
здесь S
пр
и D
рас
– поток прямой и рассеянной солнечной радиации соответственно. С другой 
стороны Q
пр =
Q
пол
+ Q
тп 
;
где Q 
тп
– суммарное тепло, теряемое через ограждения сушилки 
и уносимое отработанным (сушильном агентом) воздухом.
В процессе сушки плодов полезно использованное тепло – это тепло затраченное на 
испарения влаги, преобразование связанной влаги из продукта в свободную и расширения 
пара Q
пол
= Q
и
+Q
с
+Q
р
. 
Для инженерных расчетов величина Q
пол 
равна тепловой энергии, затраченной на 
испарении влаги из продукта, и определяется по формуле 
Q
пол 
= r m
(3) 
Энергетическая эффективность солнечной сушилки определяется интенсивностью 
испарения из высушиваемого продукта и тепловыми потерями в сушильной установке. 
Итак, по закону сохранение энергии суммарная солнечная радиация прошедшая в 
сушильную установку затрачивается на сушку продукта и теплопотерь, так как
Q
пр
= Q
исп
+ Q
тп
(4) 
Таким образом, термический (энергетический) КПД для солнечных установок равно:
пр
тп
тп
исп
исп
пр
исп
т
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q





1

(5) 
Оценка тепловой эффективности гелиосушильных установок по энергетическому 
КПД не может считаться достаточно полной и универсальной так как определение 
т

основывается на первой законе термодинамики [1, 2, 3, 10]. Такая энергетическая 
характеристика справедлива для тепловых процессов, которая является обратимыми. 
Процесс сушки в строгом рассмотрении нельзя считать обратимым [1,2]. В этих условиях 
необходимо оценивать эффективности тепловых установок, в том числе гелиосушильных 
установок на основе второго закона термодинамики. Такая оценка, заключающейся в 
определении необратимости процессов и в сравнивании и их идеальным процессом, 
известна как эксергетический анализ. В этом случае общем показателем качества тепловых 
установок служит, как мера максимальная способность совершать работу – эксергия. 
Коэффициент иногда называют эксергетический КПД которой имеет вид: 
зат
пол
э
Е
Е


(6) 
В сушилках полезно использованная эксэргия соответствуют затрате эксэргии на 
сушку (материала) продукта, которая определяется соотношением [1, 2, 3]. 
x
q
G
S
S
T
I
I
Е
ж
ж
п
ж
п
пол








)
(
(7) 
Энтальпия пара при температуре воздуха в сушильной камере определяется 
формулой [1,2]. 
)
(
в
п
ж
п
t
C
r
G
I



,
)
/
10
.
2495
3
кг
Дж
r

(8) 
В интервале температур 20
0
Cв
<60
0
C значения удельной теплоёмкости пара 
принимается 
)
.
/
10
.
894
,
1
3
К
кг
Дж
С
п

. Энтальпия воды при температуре 
поверхности продукта 
)
т
ж
ж
ж
t
C
G
I


, 
)
.
/
4190
К
кг
Дж
С
ж

. 

---

276 
Разность энтропия пара и влаги определяется по формуле [1]. 
)
/
ln(
)
(
т
в
в
ж
п
T
T
С
S
S


(9) 
Теплоёмкость влажного воздуха при постоянном давлении не является постоянным, 
а зависит от температуры. Среднюю теплоёмкость влажного воздуха при постоянном 
давлении, можно определить формулой [1]. 
т
в
ж
п
в
T
T
I
I
С



(10) 
Суммарной теплопотери конвекцией происходят через прозрачной изоляции, 
боковые стены и нижней части изоляции (полы) определяется суммой: 

).
(
1
н
в
n
i
i
i
тп
t
t
F
K
Q




(11) 
Эксергии тепловых потерь в окружающую среду определяется по формуле 








в
н
тп
тп
Т
Т
Q
Е
1
(12) 
Эксергетические затраты на нагревание продукта можно определить из следующего 
соотношения:
)
(
н
к
п
п
н
Т
Т
С
G
Е


(13) 
где 
н
Т
и 
к
Т
- начальная и конечная температура продукта в рассматриваемом интервале 
времени. 
Потери количество тепла, уходящего отработанного сушильного агента 
определяется формулой:

).
(
0
.
I
I
G
Q
воз
от
ух


(14)
где G –расход отработанного воздуха, 
воз
от
I
.
, и 
0
I
энтальпия отработанного сушильного 
агента на выходе из сушилки и атмосферного воздуха соответственно кЖ/кг. 
Таким образом, эксергетический КПД ССУ будет иметь вид: 
тп
пол
тп
тп
пол
пол
зат
пол
э
Е
Е
Е
Е
Е
Е
Е
Е






1

(15) 
Одним из возможных путей повышения тепловой эффективности гелиосушилок 
является рециркуляция сушильного агента и снижение теплопотерь вентиляцией – 
непосредственный выброс горячего внутреннего паровоздушной смеси в атмосферу. 
Естественно, при рециркуляции такого сушильного агента в сушильной камере, 
относительная влажность воздуха увеличивается, а это отрицательно сказывается, на 
скорость сушки. Чтобы предотвратить это явление в технологическом цикле сушки 
необходимо осушить воздуха с применением различных технических методов осушки 
воздуха [1].
Известные методы осушки воздуха требует сложного оборудования, аппаратуры и 
экономически нецелесообразны. Кроме того для использования тепловой энергии 
отработанного (воздуха) сушильного агента, необходимо утилизировать уходящей теплоты 
с помощью рекуперативными теплообменниками. Это мероприятие позволяет повысить 
КПД установки, не усложняя конструкции сушилки [5, 6, 7].