Authors

Abstract

ABSTRACT This study developed a hybrid solar greenhouse dryer (lean-to) incorporated with a solar collector and photovoltaic (PV) system for smallholder processors of tomatoes and evaluated the thermal performance of forced convection mixed-mode solar dryer with two pretreatments of fresh tomatoes (halves and slices) with salt and sugar. Tomatoes dipped in a 40% sucrose solution for 72 hours before drying exhibited a greater initial drying rate than those treated with salt. The hourly average incident solar radiation without a reflector was 673.8 (±214.2) W/m2 outside and 754.6 (±284.5) W/m2 inside the lean-to solar dehydrator during operation. The incident solar radiation in the collector ranged from 390.3 to 1156.0 W/m2, indicating higher levels at the tilt angle. The hourly average air temperatures outside and inside the solar dehydrator and solar collector during the experiment, respectively, were 30.7 (±2.3), 52.7 (±10.1), and 30.7 (±2.3), 79.7 (±26.9)°C for the salt treatment and 31.0 (±2.0), 55.1 (±15.3), and 31.0 (±2.0), 84.8 (±28.0)°C for the sugar treatment. Thus, the solar dehydrator and the solar collector raised the dehydrating air temperatures over the outside for the salt and sugar treatment by an average of 22.0, 49.0, 24.1, and 53.8ºC, respectively. The average hourly air-relative humidity inside the solar dehydrator was 33.5%, while outside was 47.2%. The pretreated tomatoes had an initial moisture content of 93.1% (w.b). The solar dehydrator's thermal efficiency was 72.21%, and its drying efficiency was 56.48%. Consequently, solar energy contributed 84.28 and 71.18% of the generated heating power. The solar dehydrator lost 15.72 and 28.82% of its remaining solar energy due to exhausted air. The solar dehydrator had a daily average energy of 59.375 kWh, and the heating power was 47.473 kWh during the experimental period (29 h).

Abstract in Arabic

الملخص تهدف هذه الدراسة الى تطوير مجفف هجين يعمل بالطاقة الشمسية للبيوت الزجاجية مُدمج مع مجمع شمسي ونظام خلايا ضوئية لصغار مُصنعي الطماطم. كما تناولت الدراسة تقييم الأداء الحراري للمجفف الشمسي ذو الحمل الحراري الممزوج مع نوعين من المعالجة المسبقة للطماطم الطازجة (أنصاف وشرائح) باستخدام الملح والسكر. أظهرت الطماطم التي غُطست في محلول سكر بنسبة 40٪ لمدة 72 ساعة قبل التجفيف معدل تجفيف أولي أكبر من تلك التي تم معامتها بالملح. كان متوسط الإشعاع الشمسي الساقط في الساعة بدون العاكس 673.8 (±214.2) واط/مترمربع في الخارج و754.6 (±284.5) واط/مترمربع داخل مجفف التجفيف الشمسي أثناء التشغيل. يتراوح الإشعاع الشمسي الساقط على المجمع الشمسي ما بين 390.3 و1156.0 واط/مترمربع، مما يدل على مستويات أعلى عند زاوية الميل. كانت متوسطات درجات حرارة الهواء خارج المجفف الشمسي وداخله ومجمع الطاقة الشمسية خلال التجربة على التوالي 30.7 (±2.3)، 52.7 (±10.1)، 30.7 (±2.3) و79.7 (±26.9) درجة مئوية للمعاملة بالملح و31.0 (±2.0)، 55.1 (±15.3)، 31.0 (±2.0) و84.8 (±28.0) درجة مئوية للمعاملة بالسكر. وبالتالي، رفع المجفف الشمسي والمجمع الشمسي درجة حرارة الهواء المجفف عن الخارج لكلا من المعاملة بالملح والسكر بمعدل 22.0، 49.0، 24.1 و53.8 درجة مئوية، على التوالي. كان متوسط الرطوبة النسبية للهواء داخل المجفف الشمسي 33.5٪، بينما كانت بالخارج 47.2٪. وبلغت نسبة الرطوبة الأولية للطماطم المعالجة مسبقًا 93.1٪ (على أساس الوزن الرطب). وبلغت الكفاءة الحرارية للمجفف الشمسي 72.21٪، وكانت كفاءة التجفيف 56.48٪. وبالتالي، ساهمت الطاقة الشمسية بنسبة 84.28 و71.18٪ من طاقة التسخين المتولدة. وفقد المجفف الشمسي 15.72 و28.82٪ من طاقته الشمسية المتبقية بسبب الهواء الخارج. وبلغ متوسط الطاقة اليومية للمجفف الشمسي 59.375 كيلوواط ساعة، بينما كانت قدرة التسخين 47.473 كيلوواط ساعة خلال الفترة التجريبية (29 ساعة).