Thermal Enhancement of a Greenhouse Dryer Using a Heat Recovery System

Abstract

This work presents the thermal enhancement of an indirect greenhouse solar dryer by integrating a heat recovery system. The experimental study was conducted at the Research and Development Unit for Renewable Energies in Arid Zones (URERMS). The proposed system recovers part of the heat contained in the exhaust air and reuses it to improve the drying process. Cantaloupe (Cucumis melo) was selected as the drying product. Experimental tests were carried out to evaluate the thermal performance of the developed dryer. The results showed that the heat recovery system increased the drying air temperature, reduced thermal losses, and improved the overall drying performance. Consequently, higher drying rates and better utilization of solar energy were achieved. The study demonstrates that integrating a heat recovery system is an effective approach to improving the efficiency of greenhouse solar dryers operating under arid climatic conditions. هذه الدراسة تهتم بتعزيز قيمة الطاقة الشمسية من خلال تطوير تقنيات مستدامة لحماية المنتجات الفلاحية التي تتعرض للتلف بسرعة وتقليل الخسائر بعد الحصاد. يركز البحث على تحسين تصميم مجفف البيت الدفيئة الشمسي، والذي يدمج نظام تهوية قسري ويتوفر على تقنية حديثة لاستعادة الحرارة من الهواء العادم. تم إجراء هذه الدراسة التطبيقية في محطة التجارب التابعة لوحدة البحث في الطاقات المتجددة، حيث تم اختبار شرائح الشمام لتقيم أداء المنظومة ودراسة حركية انتقال الكتلة والحرارة. هذه الدراسة لها أهمية كبيرة من الناحية الهندسية، لأن المجففات التقليدية تعاني من خسائر كبيرة في الطاقة الحرارية بسبب التخلص المستمر من الهواء الساخن. لذلك، تم تصميم نظام لاستعادة الحرارة، الذي يعمل على التقاط الهواء الساخن وإعادة خلطه مع الهواء النقي، مما يقلل من الجهد الحراري المطلوب. أظهرت النتائج كفاءة عالية للمنظومة، حيث تم تحقيق درجات حرارة عالية للوحة الامتصاص، وهذا أدى إلى رفع درجة حرارة الهواء في غرفة التجفيف، مما يخلق بيئة مثالية لتجفيف المواد الغذائية الحساسة للحرارة. كما تمت دراسة حركية التجفيف للشمام، حيث تم تتبع انخفاض المحتوى المائي على فترات زمنية منتظمة، وتمت المقارنة مع نماذج رياضية مختلفة، وتم اكتشاف أن نموذج “ميديللي-كوتشوك” هو النموذج الأكثر دقة في وصف سلوك آلية تجفيف الشمام. تؤكد هذه الدراسة على أهمية دمج تقنيات استعادة الحرارة وإعادة تدوير الهواء في المجففات الشمسية، وهو حل هندسي واعد ومستدام واقتصادي لرفع الكفاءة الطاقوية الإجمالية للمنظومة وتسريع معدلات إزالة الرطوبة مع الحفاظ على جودة المنتج النهائي