工程科学与技术，国际期刊24（2021）236全文文章太阳能干燥系统MehmetDa，sa，Mr.，ErdemAlıb，EbruKavakAkpinarca工程与建筑学院，机械工程系，Tokat Gaziosmanpa，sa大学，60250Tokat，土耳其bK.S.U. Andırın职业学校University，46410 Andırın，Kahramanmaras，土耳其c土耳其埃拉泽23279菲拉特大学机械工程系阿提奇莱因福奥文章历史记录：收到2020年2020年9月20日修订2020年10月7日接受2020年10月23日网上发售保留字：太阳能CFD传热传质干燥效率A B S T R A C T太阳能食品干燥系统的设计对食品干燥性能至关重要为了有效地利用太阳，空气加热太阳能集热器的使用在干燥系统中逐渐增加。干燥室温度和压力分布模型是系统设计和产品选择的重要因素。在这项研究中，干燥风速，干燥温度，和产品水分含量值的太阳能干燥系统的数值模拟在一个时间依赖的方式。在数值分析中，将温度和干燥风速定义为初始和边界条件下的变量。多项式方程的基础上得到的干燥室入口温度和干燥空气速度的数据的时间。两方程的R2值分别为0.96和0.91. COMSOL多物理场程序用于温度值、干燥空气速度、产品水分含量值和干燥室压力值建模。根据太阳的位置和时间，干燥室入口温度值和空气速度值都发生了变化。在产品的干燥过程中，含水率值，传热传质值，干燥效率值，扩散系数和活化能值进行了检查。实验数据和计算流体动力学分析（CFD）数据进行了比较。利用CFD数值分析程序，模拟了干燥室温度、含水率和风速值，平均绝对误差百分比（MAPE）分别为5.34%、3.74%和6.30%。©2020 Karabuk University. Elsevier B.V.的出版服务。这是CCBY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍今天最好的食物储存方法之一是干燥。它通过传热传质机制从材料中去除水分[1]。除了干燥谷物、香料、种子等产品外，撒播还用于降低水分浓度高的蔬菜和水果的水分含量[2]。在食品干燥领域的文献中已经做了许多有价值的研究。Karacabey和Buzrul [3]在他们的工作中用热风干燥器干燥了梨产品。他们用威布尔模型描述了40、50、60、70和80 °C下的梨干燥数据，并观察到威布尔模型的形状参数与温度无关。动力学分析表明，减少威布尔模型可以成功地用于识别某些水果的干燥数据。Lahsasni等人[4]在他们的研究中，他们对梨果实的干燥动力学进行了研究，*通讯作者。电子邮件地址：mehmet. gop.edu.tr（M。 Das，）.由Karabuk大学负责进行同行审查对流太阳能干燥器与具有可调节空气流速的辅助加热系统一起操作。在50-60 °C的干燥温度范围内，他们在250-900 W/m2的太阳辐射和23-34%的相对湿度下对梨进行干燥。Kaya等人。[5]实验研究了对流干燥器中荨麻和薄荷叶的一些薄层干燥特性。他们在35、45和55°C的空气温度，0.2、0.4和0.6 m/s的速度和40%，55%和70%的相对湿度。他们使用扩散系数确定了干燥产品的活化能值。Joardder等人。[6]使用预先开发的基于扩散的模型在不同操作条件下进行干燥实验，以代表梨在连续对流干燥器中的干燥行为他们研究了梨果实的化学、物理和热特性随时间的变化。 他们以0.5%至1.5 m/s的可变速度和30、40和50 °C下相对湿度为60%的空气进行干燥实验。他们已经表明，他们使用的干燥模型可以很好地解释梨产品的干燥行为。Hajar等人[7]用强制对流太阳干燥机干燥梨他们为这台太阳烘干机设计了一个空气吸收器。获该批https://doi.org/10.1016/j.jestch.2020.10.0032215-0986/©2020 Karabuk University. 出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程科学与技术国际期刊杂志主页：www.elsevier.com/locate/jestchM. Da，s，E. 和E. 卡瓦克·阿克皮纳尔工程科学与技术，国际期刊24（2021）236237××命名法一ciCpDeff，D iDo博士EahmIIcJiLmaMMRQqRRiSSACSACDT面积（平方米）物质浓度（mol/m3）定压比热容（kJ/kgK）有效水分扩散率（m2/s）指前因子（m2/s）干燥比活化能（kJ/mol）传质系数（m/s）总太阳能（kW）集热器上的太阳辐射（W/m2）质量通量扩散通量矢量（mol/m2s）样品材料的厚度（m）质量（kg）质量流量（kg/s）含水量（kg/kg干基）含水率热能（kJ）不同条件下的热通量（W/m2）通用气体常数（kJ/mol K）物质的反应速率表达式（mol/m3s）第二Piola-Kirchhoff应力张量（Pa）太阳能空气集热器带太阳能空气收集器的干燥机温度（°C）UV速度矢量（m/s）材料体积（m3）希腊符号Gqas效率（%）密度（kg/m3）热膨胀系数（1/K）粘性应力张量（Pa）下标acddbefiMo，out rttransw集气干燥干基平衡最终值初始材料出口太阳辐射随时平移运动水湿基吸收板由两个波纹铝板材料。他们将这些吸收板以平行圆柱体的形式在以这种方式获得的结果中，他们证明样品的质量从干燥24小时后为997.3 g至135.13 g。他们计算出干燥室的平均热效率为11.11%。由于近年来计算机系统的发展，计算机化分析已经在许多领域开始。在干燥系统中，CFD分析方法在评价干燥性能、分析风速和水分分布、评价干燥过程中的传热传质值以及干燥系统设计等方面的应用逐渐增多。与食品干燥中的CFD分析相关的研究在表1中详细给出表1中给出的10项研究的共同点是，它们的分析是使用数值分析程序进行的，并且它们使用了与时间无关的在这些研究中，只有Kumar et al.[16]他们的分析是时间依赖的。在这项研究中，第一次在文献中，数值分析的时间依赖性参数与COMSOL程序进行。分析中考察了干燥室温度、风速此外，产品表面水分的变化与相关的等值线值。本研究的主要目的是表明，在食品干燥系统的干燥过程中，许多数据计算的热物理性质，可以更有效地确定与数值分析程序的帮助这在确定设计系统中待干燥产品的干燥行为方面具有重要同时，对干燥实验中通常认为恒定可以预见，研究结果可以作为初步的信息干燥系统的设计。本研究的新颖之处在于，其数值分析的参数是在多项式方程的帮助下以时间依赖的方式建模的2. 材料和方法2.1. 实验装置干燥试验装置由太阳能空气集热器（SAC）、干燥室和与太阳能空气集热器相连的径流式风机组成（图1）。①的人。实验中使用的SACSAC出现（图2）透明玻璃板，波纹黑色亚光漆波纹不锈钢板（厚度0.5毫米）板，纯黑色亚光漆不锈钢板（厚度0.5毫米）板，石棉（厚度4厘米）绝缘材料和铝外壳（厚度4毫米）。另一方面，SAC在23.7 °（当地纬度38.4°）的收集器角度下指向南方，并在此角度用不锈钢腿固定。离心式风扇（0.0833m3/s，0.25 kW，220V，50 Hz，1380 rpm）在SAC的空气入口部分中提供经调节的空气（速度，0.4 m/s）。干燥工艺示意图和实验装置的测量点如图3所示。温度、空气流速、湿度测量、辐射和产品重量值分别由传感器、风速计、数字湿度计、总日射强度计和数字精密秤测量。在干燥实验中，对Santa Maria型梨产品进行干燥。将样品切成14 mm厚的半椭圆形。干燥实验在土耳其的埃拉泽在阳光下进行。在干燥试验中，每隔30 min测量环境空气温度和相对湿度、太阳能集热器空气进出口温度、干燥室内空气湿度和进出口温度、风速、太阳辐射值和干燥后干燥室采用铝材（厚度2毫米）的长度和设计在矩形尺寸. (100 cm50厘米100 cm）。 弯曲的铝管用于在空气太阳能收集器和干燥室之间传递加热的空气。干燥室的空气入口部分制造有罩，以将热空气从收集器传输到M. Da，s，E. 和E. 卡瓦克·阿克皮纳尔工程科学与技术，国际期刊24（2021）236238表1文献中与干燥相关的一些CFD分析研究参考文献干燥器系统模型零件模型样品几何模型中参数网格计数元素编号结果[八]《中国日报》[9]第一章红外干燥器盘式干燥器干燥室水平稳态稳定稻粒杏仁2D2D-3D水分含量速度、湿度19.0644.5米红外辐射计算流体力学模型准确地估计了稻芯的平均温度和MC杏仁产品开发的CFD干燥模型平面状态含量，质量特色根据CFD模型，[10个国家]微波托盘干燥稳定食品3D水蒸气分数速度，压力，460.000空气流量和热量输入对于杏仁产品的单位重量来说是恒定的，表明模型的成功率增加。在整个样本中，发现对流干燥器室状态传热传质系数由于可变的传热和传质系数，显著影响干燥动力学由于空气速度热传递的空间变化[第十一届]喷雾干燥器喷雾稳定液滴2D速度35.600在样品的不同极限下观察到传质系数。应用的CFD模型给出了详细的信息[12个]热泵喷射器干燥状态稳定香蕉2D速度、湿度478.079关于液滴流体力学和温度随时间的变化。这一信息确定了液滴干燥的时间和地点。空气中的温度、湿度和速度干燥器室状态和温度干燥器和样品表面上的模型，[13个国家]太阳能+红外太阳能空气稳定瓜3D分布速度和2.01百万芝加哥消防局通过模拟得到的温度值显示出相同的下降趋势的热泵干燥机的实验温度值检查。太阳能空气集热干燥的CFD分析干燥器收集器状态切片温度分布房间已经完成。作为CFD分析的结果，详细介绍了干燥系统的组成，[14个]红外干燥器干燥稳定杏3D的热量和2.1米通过对产品表面温度的比例控制来提供。据观察，空气流速的变化起到了[第十五条]盘式干燥器室产品状态稳定菠萝2D传质特性温度，2485与温度变化相比，对冷却效果和蒸发速率的作用更强。根据数值分析的结果，[16个]对流表面产品状态时间苹果2D速度、湿度内容温度，3376指出菠萝制品的最佳干燥温度为60°C。他们指出，产品干燥动力学可以[17个]干燥器对流表面产品依赖稳定苹果2D速度、含水量的热量和12,000通过数值分析计算，可用于产品质量评价。他们得到了一个收缩表面状态传质特性食品干燥中的变形。M. Da，s，E. 和E. 卡瓦克·阿克皮纳尔工程科学与技术，国际期刊24（2021）236239Fig. 1.太阳能空气集热干燥系统。图二. 太阳能空气集热器细节。M. Da，s，E. 和E. 卡瓦克·阿克皮纳尔工程科学与技术，国际期刊24（2021）236240¼Wi我-WFX122MR¼p2exp-图三. 实验装置的示意图。室。干燥室中的空气借助打开和关闭的格栅从干燥室的上部有3个托盘（90 cm× 40 cm）用于干燥表3不确定性分析结果。测量单位不确定度值干燥室里的食物的灵敏度值，用于实验中进行测量的仪器和设备示于表2中。SAC温度°C ±0.583干燥室温度°C ±0.386实验中测量的不确定度值湿度RH2±0.1太阳辐射（固定SAC）W/m ±0.506该方法基于Kline和McClintock（等式10）发现的方法。（1））[18，19]。由方程式其中，x表示不确定性属性，W表示不确定性值。在本研究中，各种测量计算的不确定度分析如表3所示。太阳辐射（可移动SAC）W/m2±0.82产品重量克±0.5风速m/s ±0.14LDR传感器太阳跟踪秒±0.05W 1/4hx2x2x2：：x2i1=21X1 2 212.2. 系统分析本文给出了干燥分析中的一些通用方程在Eqs。（2）和（3）;Wi是湿重，Wf是干重。使用以下方程计算无湿度（MR）值：（4）[21]。系统如下。对于干基水分含量（Mdb）和湿基水分含量（Mdb）值，等式（2）Eq。（3）分别使用[20]。MRMt-Me莫-我ð4ÞW WfW¼hx2x2x 2x2：：x1= 2最大宽度（Wi-Wf）×100毫米3英寸表2测量仪器及其特点。参数测量工具模型精度在Eq。（4）Mt为时刻t的湿度，Me为等湿湿度，Mo为初始湿度值。2.3. 扩散系数和活化能的测定在食品干燥过程中，在一定的干燥条件下，产品水分从产品向产品表面湿度温湿度计EXTECH，444731，Chine±0.1°C条件可以表示为有效水分系数（Deff）。实际上，Deff系数可以定义为乘积的函数温度J型铁康铜热电偶Elimko 6400佛罗伦萨±0.1°C水分含量值和产品干燥时间。Deff在亲-风速数字风速计LUTRON，AM-4201，台湾±0.1 m/s部分至干燥温度。菲克解析解初始和最终水分分析仪Shimadzu MOC3，日本水分±0.001 g由Fick和Crank[23]开发的第二定律表示为：在EQ。（五）、太阳辐射日射强度计Kipp和Zonen，意大利重量数字天平BEL，Mark 3100，意大利±0.1WM-2±0.01 g八、p2Deffectt4L2Mdb¼ð2Þ1ð5ÞM. Da，s，E. 和E. 卡瓦克·阿克皮纳尔工程科学与技术，国际期刊24（2021）236241. Σ.Σ¼Amtð Þ¼.Σ在Eq。（5），Deff是以m2/s为单位的有效水分扩散率，t是时间（s），n是正整数，L和r是半厚度（Eq.）（11））。Pohlhausen方程和其他相关性在方程中表示。（11）和样品半径（m）。对于长时间干燥，1 1的EQ。（6）可以进一步简化为序列的第一项谎言方程（6）以对数形式写成如下[24，25]：电话号码：0755-8888888传真号码：0755 - 8888888hc： L8第2页中的索引p2D效应-4L2ð6ÞNu ¼Kvð12Þ有效的水分扩散取决于温度。方程中给出了有效水分扩散随温度变化的（7）[24，25]：关于 L：V：qv LvL：Cð13ÞD有效值¼D0，exp.-Eað7ÞPrvvKVð14Þ第273章：你是我的女人其中D 0是阿克里乌斯方程的指前因子，单位为m2/s，E a是活化能，单位为kJ/mol，R是通用气体常数，单位为kJ/mol K，T是温度，单位为℃。2.4. 对流传质系数（hm）干燥过程中用于计算产品传热系数的Re、Pr和Nu数是根据湿空气的不同物理性质计算的，这些物理性质由方程中的多项式方程确定。（15） Ti温度是Te和Ts温度的平均值[29]。一个用来表示干燥行为的有效参数，hm是要估计的材料的表面性质，因为它有利于对干燥物理学有很好的理解使用MR，hm值三五三：四十四273：15节ð15Þ的产品计算与方程。（8）[4]。hm¼VlnΔMR在Eq。V是材料的体积，Am是材料的表面积。梨片的形状是圆柱形的。2.5. 干燥和太阳能集热器效率的测定通过利用SAC的吸收器板的温度加热的干燥空气（其通过来自太阳的辐射加热）使水分远离材料并转化为有用的热量。SAC产生的热量包含有用的能量，用于蒸发材料中的水分。SAC的热效率可以根据其地理位置、环境空气速度、环境温度、环境湿度和许多其他因素而变化。SAC的效率通过以下等式计算：（9）[26]。Kv¼ 0：0244 0： 6773× 10-4 Ti16Cv¼ 999： 2钛 0： 1434钛 1： 101× 10-4钛2-6： 7581×10-8钛3毫米17毫米lv1： 718× 10-5 4： 620× 10-8 Ti182.7.数值分析本实验研究的数值分析进行了COMSOL multiphysics 5.3a软件。数值分析采用二维模型。分析网络结构的偏度为0.85。网格类型的2-D模型结构如图4所示。这里设计的太阳能辅助干燥系统与对流干燥机基本相同。对对流干燥器托盘上的一种产品进行了数值建模。因此，分析是在QagSAC¼I¼m_aCpaTcout-Ti9Ac Ic对流干燥条件。几何模型分析在图中给出了这种分析。 四、用于分析的干燥室、产品位置和传感器位置（mm）见在Eq。（9）、Ac为集热器面积，Ic为落在集热器上的太阳光强收集器（W/m2）。方程公式（10）用于计算两个干燥系统在恒定风扇速度下的干燥效率。SACD的干燥效率（gSACD图 五、干燥室的检查部分具有1000 mm的长度和150 mm的高度。假定食品样品是厚度为14 mm且半径为30 mm的半椭圆形，将其放置在距离干燥器入口500 mm处。各种不同的gSACD¼mi-mf C-WTdo-TdaQa100%无菌10Þ在文献[30]中类似地进行了活性干燥剂分析。为了进行分析，从产品的两侧，在几何中心和距离等于下标，w为水，do为干燥室出口[20]第20段。2.6.对流换热系数（hc）在本实验研究中，对流换热系数的产品表面（平板）上的对流进行了调查。在对流传热计算中，假设产品始终处于恒定温度（Ts），并且在对流干燥中，产品长度（L）太短而不会引起湍流。使用Pohlhausen方程计算层流的平均对流传热系数值几何中心。在干燥室中仅检查了一个样品的参数[11，31]。然后将这些测量值取平均值。本研究与同类研究的不同之处在于研究了干燥参数随时间的变化以及随时间变化的建模Chauhan等人[32个]×M. Da，s，E. 和E. 卡瓦克·阿克皮纳尔工程科学与技术，国际期刊24（2021）236242见图4。 干燥室二维模型。M. Da，s，E. 和E. 卡瓦克·阿克皮纳尔工程科学与技术，国际期刊24（2021）236243@t一@tRDT在- ‘‘Outlet” type condition for channel outletN26图五. 干燥室和梨产品的二维视图。阐述了汇编研究中的时间依赖模型解的时间间隔为t = 60 s。在Intel（R）I_ 7 CPU-4700MQ@MAX上进行了仿真实现3.4 GHz，32 GB安装RAM，在Windows 8（64位）下运行干燥模拟将是一个结合了流体动力学、质量传输和热传递。的固体传热方程（Eq. 27）。运输稀释物种方程（Eq. （24））用于从产品边界转移水分。在CFD分析中，通过考虑水分（c）的运动和干燥空气中的水分质量平衡（取决于菲克扩散定律（方程式1.1））进行建模。（24）[33q@uqu·rur·-pll。ruruTF21qr·qCp.@Tu·rTr·qqu-aPT.dPu·rps多物理场模型通过正确地描述所有合适的现象，可以最大限度地提高物理理解和计算能力。本文采用多物理场界面分析了气流中的传热、空气与产品之间的传质以及空气与产品之间的传热。起始产品温度为T 0=4 °C。数学示出干燥室温度参数（T）、干燥室空气速度参数（V）和干燥室中产品的湿基水分含量参数（MC%）随时间（t）的变化的表达式在以下等式中给出：（19）和Eq。（20）分别。根据这些方程对干燥室进行了数值分析。：ruQ 23@ci@tr·Jiu·rciRi24在Eq。（24）Ji是质量通量扩散通量，u是质量平均速度矢量，Ri是物质的反应速率表达式，Di表示扩散系数，ci是物质的浓度。流体中的热传递（方程式（22））和固体（Eq.（25）本研究中使用的方程如下。[33]第33段。qCp.@Tutrans.rTr·qqu-aT：dSq25T¼-1e- 20t5 1e- 15t4--4e- 11t3 5e- 07t2@trdt-0：0008吨 50： 357吨19吨V¼ 2e- 13t5--3e-10t4 6e- 08t3 4e- 06t2粤ICP备16018888号-1分析的正确边界和初始条件是获得真实模拟的关键T空气 =方程的变量（19）T乘积= 4°C在层流界面的情况下，考虑以下- ‘‘Wall” type condition: u = 0 for upper and lower boundary ofthe 上、下边界具有绝热边界条件。- ‘‘Inlet” type condition for channel inlet- U=方程的变量（二十）连续性方程，动量方程（方程。（21），（22））和稀释物质传输方程（方程。（24））在本分析中使用的是如下。在Eq。其中，q是空气中的密度，t是时间（s），u是速度，p是压力（Pa），m是空气的动态粘度，T是空气温度（K），并且F是作用在颗粒上的所有力的总和。在Eq。q是空气或产品的密度，u是速度，t是时间，T是空气或产品的温度（K），q是传导的热通量，qr是辐射的热通量，Cp是恒定应力下的比热容，Q包含附加热源，a是热膨胀系数，S是第二Piola-Kirchhoff应力张量，utranss是平移运动的速度矢量。根据实验数据，采用MAPE误差分析方法对CFD分析数据的准确性进行了MAPE误差分析计算的帮助下，方程。（26）[37，38]。PjA-Fj×100- P0 = 0- 模拟是时间依赖的。- 求解采用直接PARDISO求解器。采用COMSOL Multiphyics 5.3a版有限元法，对描述产品对流干燥过程中热质耦合传递的模拟方程（数值模型的偏微分方程）进行了求解。在该分析中，层流的默认离散化为P1 + P1元素。P1 + P1元素-即速度和压力的分段线性插值[33]。这是适合于大多数流动问题的浓度变量被设置为使用线性元素的默认参数的稀释物质的物理传输。流体中的传热离散化采用线性，但固体中的传热采用二次拉格朗日法[33]。该分析模型是为干燥箱的单个部分创建的。干燥箱的第一部分有气流。气流和传热分析进行了动量方程和传热流体方程（方程。（20）、（21）、（22））。从空气到产品的热传递已经解决，在Eq。A是实际值，F是预测值，N是观测次数，竖线代表绝对值。CFD分析结果的一致性取决于求解网格结构。因此，在所有研究中应证明结果与解的网格结构无关。在本研究中，检查了表4中的三种不同溶液网格结构，发现所得溶液与网格结构无关。对于温度，在不同网格中获得最佳结果，结果如图6所示。根据图6，通过使用不同网格结构的网格1 图 7表4网格独立性。最大网格单元数偏度平均质量170，7450.85230.952642 38，944 0.8507 0.94781326，002 0.8475 0.94155联系我们M. Da，s，E. 和E. 卡瓦克·阿克皮纳尔工程科学与技术，国际期刊24（2021）236244见图6。 干燥室平均温度与网格无关。图八、SACD中干基含水量值随时间的变化显示了为该数值研究准备的网格模型的示例3. 结果和讨论对干燥系统中干燥的产品进行了含水率、传热传质、活化能和扩散系数的计算。对太阳能空气集热对流干燥系统干燥梨的干燥效率和集热效率进行了计算。此外，对干燥室风速变化、干燥室温度变化和干燥室产品湿基水分变化随时间的变化进行了数值分析。下图更详细地显示了调查结果图8示出了梨片的干基水分含量值随时间的变化。含水率呈指数形式，这是当实验数据对时间绘制时所获得的曲线的干燥曲线的一般特征。产物的初始水分含量为4.91（g水/g干物质），干燥过程终止于0.27191（g水/g干物质）的值，其中水分含量保持恒定。该值在以后的计算中用作平衡水分含量。确定SACD中达到平衡水分的时间为600分钟。为了对实验结果所产生的干燥曲线进行归一化，将随时间变化的干基水分含量值转换为无量纲参数，也称为时变湿度。在图9中，示出了在SACD中的干燥过程中，梨样品的水分含量值从1降低到0.000062。在干燥时间期间SAC的热效率值的变化示于图10中。可以观察到，太阳能空气收集器的热效率根据见图7。 分析网格结构。图第九章 SACD中水分比值随时间的变化见图10。 SAC中收集器效率值随时间的变化到太阳光线垂直于实验地点的时间。在图11中，示出了在SACD中干燥的梨片的干燥效率值随时间的变化。在第一干燥阶段期间，过量液体的量开始从产品中移走，然后逐渐减少。在SACD中干燥的梨片的传质系数值的变化如图所示。 12个。在干燥系统中，传质系数随着干燥的进行而增大见图11。SAC中干燥效率值随时间的变化M. Da，s，E. 和E. 卡瓦克·阿克皮纳尔工程科学与技术，国际期刊24（2021）236245见图12。 hm值随SACD中时间的变化。见图14。在SACD中，活化能值随干燥时间的变化时间 如图所示。 12表明，在产品干燥过程中，传质速率增大，平均传质速率为0.007m/s。图13示出了在SACD中产品的干燥时间期间的传热值。传热系数值在16.2- 20.9W/m2 K之间变化然而，在本数值研究中使用的传热系数是恒定的18.55W/m2K。在干燥实验中，活化能值与干燥效率成正比地降低。用实验数据计算的Ea值如图14所示。根据图 14，平均Ea值计算为58.4 kj/mol。扩散系数值与传质值成正比增加用实验数据计算的Deff值如图所示。15个。 根据图 15，计算出平均Deff值为0.035 × 10 -8 m2/s。图在图16、17和18中，示出了干燥室空气速度、干燥室温度和产品湿基水分含量值随时间的变化。根据图如图16-18所示，可以观察到，在干燥过程开始之前和干燥阶段期间，梨样品的水分含量值、干燥室温度和干燥室空气速度值在实验和数值分析中几乎相同。在图19中，给出了在干燥期间数值建模的参数的误差值。水分分析误差变化最小。误差最大的是干燥风速分析。计算流体动力学对含水率、风速和温度的误差值（MAPE）分别为3.74、6.30和5.34。在这项实验研究中，在太阳能干燥系统的参数进行了基于时间的数值分析，产品干燥和干燥箱模型成功地进行了不同的温度和风速条件下干燥。为今后设计新的干燥系统提供了一个成功的模型。数值模型与实验的兼容性已被证明。干燥室压力和干燥空气速度值的2D数值分析结果在图20中给出。干燥室内的压力和干燥风速分布图十三.在SACD中 hc图15个。扩散系数值随SACD中干燥时间的变化见图16。干燥风速的实验值和数值分析值随干燥时间的变化.图十七岁干燥室温度随干燥时间变化的实验值和腔室分别显示为A和B。色标就位于这些轮廓旁边。与实验研究一样，在数值研究中定义了空气速度和压力。因此，干燥室中的空气速度和压力随时间变化。当在开始时进行检查时，产品的尖锐边缘会导致空气在其首先撞击的点改变方向，并增加产品上方的空气流动M. Da，s，E. 和E. 卡瓦克·阿克皮纳尔工程科学与技术，国际期刊24（2021）236246图18.含水率实验值和数值分析值随干燥时间的变化。图19号。参数数值分析产生的误差值这种情况清楚地显示了压力和速度分布的轮廓。这表明，当放置多个产品时，在干燥盘中，产品之间的距离（水平和垂直）将是重要的。可以看出，在气流撞击产品的点处，空气速度为零。产品上的压力低于干燥室的其他部分，这被认为是由于气流速度的增加。由于产品所在区域上部的横截面变窄，空气速度有所增加。当干燥室具有这样的尺寸设计时，空气速度变化足够低，以忽略0-2.5 m/s速度下的压降图21中给出了三个不同时间的产品水分分布和温度等值线。为了更好地显示产品中的水分分布，通过放大来放大屏幕产品水分分布发生在产品的边缘以上。从产品的顶表面发生的水分转移较少。其原因是干燥空气首先接触产品边缘的点。当检查舱内的温度分布时，可以看出，产品周围的温度根据来自产品的热量和质量传递而由于流动的方向，可以看出产品后部的流体温度低于其他区域。使用平均绝对百分比误差（MAPE）计算方法和实验数据之间的误差率计算分析结果产品水分图20.压力和干燥风速值的二维数值分析结果随时间的变化。M. Da，s，E. 和E. 卡瓦克·阿克皮纳尔工程科学与技术，国际期刊24（2021）236247见图21。 温度和含水量值的二维数值分析结果随时间的变化。内容建模误差为3.74%。使用COMSOL 5.3 a，可对产品内水分分布进行基于时间的动态建模。在这些干燥机的设计与时间为基础的分析，有机会确定最佳干燥条件的产品。文献中大多数与干燥相关的数值模拟研究都是针对与时间无关的参数进行的[8本研究的不同之处在于，数值分析中检查的参数以时间依赖的方式建模。4. 结论在这项研究中，进行了详细的检查，在太阳能食品干燥系统的干燥过程carried了计算了可通过干燥过程检测的传热传质参数、活化能、扩散系数和含水率同时，对干燥系统中干燥室压力、温度、风速和产品含水率值进行了时间相关的数值分析。由于分析得到的2D轮廓，数值模型更清晰地表达出来。研究中发现的值在下文中作为项目给出。1-在干燥期间，湿基（干基）值-2- 产品的Deff值在太阳能干燥系统的干燥期间增加。扩散系数的平均值为0.035 × 10 ~（-8）m2/s，与干燥系统中产品的传质成3- 在干燥实验中，活化能值与干燥效率值成正比。根据实验数据计算出的平均Ea值为58.4kJ/mol。干燥过程中的平均干燥效率值为29%。由于在0和210分钟之间的产品水分率的快速下降，活化能和干燥效率也下降取决于湿度值。4- 在干燥过程中，计算出在产品干燥期间传质增加，平均传质值为0.007 m/s。影响传质的最重要因素之一是产物的扩散系数。作为计算的结果，可以说传质和扩散系数成正比地变化。5- 产品在干燥过程中的对流传热值根据由收集器加热的干燥空气的温度而变化。传热值的变化与图1中集热器效率值的变化并行。10. 平均传热量产品的利用率从4.91（g/g）到用实验数据计算出的最大功率密度为18.55W/m2K。热水干物质0.273（g水/g干物质）。测得平均干基含水量值为2（g/）。对应于最高集电极效率的转移值可信度为20.9W/m2K，占83.2%水干物质M. Da，s，E. 和E. 卡瓦克·阿克皮纳尔工程科学与技术，国际期刊24（2021）2362486- 建立了干燥箱和产品干燥的时变数学模型。将干燥仓入口温度和风速定义为随太阳位置变化的变量。示出了干燥箱内的速度和压力分布的轮廓。显示了产品内水分分布等值线。该模型与实验的兼容性已被证明。计算流体动力学干燥室温度值、湿度值和速度值（平均绝对相对误差）的建模误差率为分别为5.34%、3.74%和6.30%在本研究中，温度和空气速度参数的时间相关方程，这通常被认为是时间无关的和常数，并给出了这些参数的数值模拟。通过这种方式，可以更好地检查干燥过程中温度和速度参数对产品所使用的方法和模型，可以使许多研究人员进行实验研究的产品干燥进行更详细的干燥实验，通过检查的参数随时间的变化。竞争利益作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作。确认本研究得到了“Firat大学科学研究基金会”（项目编号MF. 17. 11和MF 16. 54）的支持引用[1] N.Hashim ， O.Daniel ， E. 杨 文 ， 叶 文 辉 . 程 序 2 （ 2014 ） 345https://doi.org/10.1016/j。aaspro.2014.11.048网站。[2] Q. Chen，J. Bi，X. Wu，J. Yi，L. Zhou，Y.周，热风和短波、中波红外辐射干燥枣片 的 干 燥 动 力 学 和 品 质 特 性 ， LWT- 食 品 科 学 。 64 （ 2015 ）759https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.06.071[3] E. Karacabey，S.李文彬，苹果与梨之乾燥动力学之模拟与预测：威布尔模型之应 用 ， 国 立 成 功 大 学 机 械 工 程 研 究 所 硕 士 论 文 。 204 （ 2017 ）573https://doi.org/10.1080/00986445.2017.1291427[4] S. 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