Sason Strawberry in Solar Chimney Greenhouse Cover Field Analysis of Drying Performance

Year 2023, Volume: 9 Issue: 2, 289 - 307, 31.12.2023

Hakan Karakaya , Aytaç Çetinbaş

https://doi.org/10.29132/ijpas.1349680

Abstract

The methods of utilizing solar energy can be basically divided into two categories as thermal applications and electricity generation. An important form of application covering both categories is solar chimneys. Although the main use of solar chimneys is electricity generation, drying feasibility is deducted in the inactive cover areas. Drying is defined as the process of separating the moisture contained in a product from the product. The drying process aims to keep the water level in the product at a certain level by removing the water in the product, thus prolonging the shelf life of the product by preventing the growth of microorganisms that cause the product to rot. In addition, it provides ease of transportation and storage due to the loss of mass in the product.
In this study, it is aimed to show that in addition to electricity production in the solar chimney, idle greenhouse cover areas are an ideal environment for the drying process. While electricity is being produced in the solar chimney, the strawberry samples placed in certain thicknesses (3mm, 5mm,7mm) and in certain regions (12 different points in 4 directions) were dried in the idle greenhouse cover area. In the drying experiments, air temperature, air velocity, drying time, mass changes, humidity ratios, outdoor temperature and instantaneous solar radiation measurements were made at the drying points. Temperature-time, solar radiation-time, drying air velocity-time, mass change - drying time, percent moisture content - drying time, humidity rate (MR) - drying time, moisture content - drying time, drying speed with the data obtained as a result of the measurements. – drying time, drying rate – humidity rate graphics were obtained. As a result of the study, it was seen that the idle greenhouse cover area was suitable for the drying process, and it was determined that the most ideal direction for the drying process was the South direction and the most suitable area for drying was the chimney entrance area. It has been determined that the drying time in the solar chimney is approximately 58.6% shorter than the (natural) drying time in the sun.

Keywords

Solar Chimney, Solar Energy, Drying, Sason Strawberry, Renewable Energy

Project Number

BTÜ BAP-2021-YL-07

Güneş Bacası Sera Örtüsü Alanında Sason Çileğinin Kurutma Performansının İncelenmesi

Abstract

Güneş enerjisinden faydalanma yöntemlerini temelde ısıl uygulamalar ve elektrik üretimi olarak iki kategoriye ayırmak mümkündür. Her iki kategoriyi de kapsayan önemli bir uygulama şekli ise Güneş bacalarıdır. Güneş bacaların esas kullanım amacı elektrik üretimi olmasına karşın atıl durumda olan örtü alanlarında kurutma yapılabilirliği düşülmektedir. Kurutma bir ürün içerisinde bulunan nemin üründen ayrıştırılması işlemi olarak tanımlamaktadır. Kurutma işlemi ürün içerisindeki suyun uzaklaştırılarak üründeki su seviyesinin belirli bir seviyede tutulması amaçlanmakta, bu şekilde ürünün çürümesine, bozulmasına neden olan mikroorganizmaların üremesi engellenerek ürünün raf ömrünün uzatılması sağlanır. Ayrıca üründeki kütle kaybı nedeniyle taşıma, depolama kolaylığı sağlar.
Bu çalışmada Güneş bacasında elektrik üretiminin yanı sıra atıl halde bulunan sera örtü alanlarının ekstradan enerji harcanmadan kurutma işlemi için ideal bir ortam olduğunu göstermek hedeflenmiştir. Güneş bacasında elektrik üretimi yapılırken atıl durumdaki sera örtü alanında belirli kalınlıklarda (3mm, 5mm,7mm) ve belirli bölgelere (4 yönde 12 farklı noktada) yerleştirilmiş çilek örneklerinin kurutulması gerçekleştirilmiştir. Kurutma deneylerinde kurutma noktalarındaki hava sıcaklığı, hava hızı, kuruma zamanı, kütle değişimleri, nem oranları, dış ortam sıcaklığı ve anlık güneş ışınımı ölçümleri yapılmıştır. Ölçümler sonucu elde edilen verilerle sıcaklık-zaman, güneş ışınımı-zaman, kuruma hava hızı-zaman, kütle değişimi – kuruma zamanı, yüzde nem içeriği – kuruma zamanı, nem oranı (MR) – kuruma zamanı, nem içeriği – kuruma zamanı, kuruma hızı – kuruma zamanı, kuruma hızı – nem oranı grafikleri elde edilmiştir. Yapılan çalışma sonucunda atıl halde bulunan sera örtü alanının kurutma işlemi için elverişli olduğu görülmüş, ayrıca kurutma işlemi için en ideal yönün Güney yönü olduğu ve kurutma için en uygun bölgenin baca giriş bölgesi olduğu tespit edilmiştir. Güneş bacasında yapılan kurutma işleminin süresinin güneşte (doğal) kurutma süresine göre yaklaşık % 58,6 daha kısa olduğu tespit edilmiştir.

Keywords

Güneş Bacası, Güneş Enerjisi, Kurutma, Sason Çileği, Yenilenebilir Enerji

Supporting Institution

Batman Üniversitesi Proje Araştırmaları Koordinatörlüğü

Project Number

BTÜ BAP-2021-YL-07

Thanks

Batman Üniversitesi Proje Araştırmaları Koordinatörlüğü

References

• Adak, N. Heybeli, N. ve Ertekin, C. (2017). Infrared drying of strawberry nafiye. Food Chemistry, 219, 109–16.
• Amami, E. Khezami, W. Mezrigui, S. Badwaik, L. S., Bejar, A. K. Perez, C. T. ve Kechaou, N. (2017). Effect of ultrasound-assisted osmotic dehydration pretreatment on the convective drying of strawberry. Ultrasonics sonochemistry, 36, 286–300.
• Anonim, (2022). Meteoroloji genel Müdürlüğü, https://mgm.gov.tr/iklim/iklimsiniflandirmalari.aspx?m=BATMAN [Ziyaret Tarihi: 25 Nisan 2022].
• Bayrak, F. (2021). Poroz Kanatçık İlaveli Hava Isıtmalı PV/T Kolektörünün Sürdürülebilirlik İndeksi ve Termodinamik Analizi. International Journal of Pure and Applied Sciences, 7 (3) , 419-428.
• Bilgiç, Y.(2014). Alabalığın yeni tip güneşli kurutucuda kurutulmasında ısı ve kütle transferi, Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Ens., Elazığ.
• Çetinbaş, A. (2022). Güneş bacası sera örtüsü altında tarım ürünlerinin kurutulması; Batman Sason çileği örneği. Yüksek lisans tezi, Batman Üniversitesi Fen Bilimleri Ens., Batman.
• Can, S. (2017). Spray drying strawberry and blueberry extracts. M.Sc.Thesis, University of Gaziantep, Food Engineering, Gaziantep.
• Cankurtaran, E. (2018). Güneş enerjili kurutma sisteminde çileğin kurutma karakteristiğinin belirlenmesi. Yüksek Lisans Yezi, Yozgat Bozok Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yozgat.
• Chueaprasat, C. Chitsomboon, T. ve Koonsrisuk, A., (2020). Crop Drying Potential of Solar Chimney Dryers, Suranaree J. Sci. Technol., 28, 2.
• Çakmak, N. (2019). Çilek meyvesinin kurutulmasında farklı kurutma yöntemlerinin kuruma performansı ve kalite üzerine etkileri. Yüksek Lisans Tezi, Tokat Gaziosman Paşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yozgat.
• Demir, F. (2021). Batman ili şartlarında güneş enerjisi destekli kurutma sisteminde kurutma parametrelerinin incelenmesi, Yayınlanmamış Doktora Tezi, Batman Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Batman.
• Faouzi, N. (2020). Solar thermal drying performance analysis of banana and peach in the region of Gafsa (Tunisia). Case Studies in Thermal Engineering, 22, 100-772.
• Gülçimen, F. (2008). Yeni tasarlanan havalı kollektörler yardımı ile reyhan ve nane kurutulması. Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ.
• Jiang, J. Zhang, M. Devahastin, S. ve Yu, D. (2021). Effect of ultrasound-assisted osmotic dehydration pretreatments on drying and quality characteristics of pulsed fluidized bed microwave freeze-dried strawberries. Lwt - Food Science and Technology, 145, 111-300.
• Johnson, A.C. ve Al Mukhaini, E.M.A. (2016). Drying studies on peach and strawberry. Journal of Agricultural and Natural Sciences, 1(special issue 2), 2062 - 2067.
• Prosapio, V. ve Norton, I. (2017). Influence of osmotic dehydration pre-treatment on oven-drying and freeze drying performance. LWT- Food Science and Technology, 80, 401-408.
• Schlaich, J. Bergermann, R. Schiel, W. ve Weinrebe, G. (2005). Design of commercial solar updraft tower systems—utilization of solar ınduced convective flows for power generation. Journal of Solar Energy Engineering, 127, 117-124.
• Yağcıoğlu, A. (1999). Tarım Ürünleri Kurutma Tekniği. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, No:536. İzmir.
• Yogurtcu, H. (2016). Investigation of Drying Characteristics of Parboiled Wheat Kernel in a Halogen Lamp Dryer and Its Modelling. International Journal of Pure and Applied Sciences , 2 (1).