Effect of operating parameters on air drying potential in a prototype dryer with heat pump

Abstract

In low temperature drying, relative humidity —which expresses the relationship between air vapour pressure and saturation pressure at the same temperature— is the parameter with the greatest influence on the drying rate, as mass exchange is directly related to the vapour pressure difference between the product and the air. This study aimed to evaluate the effects of operating parameters on relative humidity values in a prototype system based on heat pump technology. This system was developed for low-temperature drying, cooling, and the control of air psychrometric conditions for post-harvest storage and preservation of agricultural products. The data was evaluated using a completely randomized design with five replications. Two drying temperatures were employed: 25 °C and 30 ºC. As for the air blower, rotations of 20, 25, 30, 35, 45 and 60 Hz were used. Regarding the refrigeration compressor, rotations of 30, 35, 40, 45 and 50 Hz were used. The results showed that both compressor and blower rotations had highly significant effects. On the other hand, relative humidity values tended to decrease as compressor rotation increased, whereas they increased with higher blower rotation.

En el secado a baja temperatura, la humedad relativa (que expresa la relación entre la presión de vapor del aire y la presión de saturación a la misma temperatura) es el parámetro que más influye en la velocidad del proceso, ya que el intercambio de masa está directamente relacionado con la diferencia de presión de vapor entre el producto y el aire. El objetivo de este trabajo fue evaluar los efectos de los parámetros de operación sobre los valores de humedad relativa en un prototipo de sistema basado en la tecnología de bomba de calor. Este sistema se desarrolló para el secado a baja temperatura, enfriamiento y control de las condiciones psicrométricas del aire para el almacenamiento poscosecha y conservación de productos agrícolas. Los datos se evaluaron mediante un diseño completamente aleatorizado con cinco repeticiones. Se utilizaron dos temperaturas de secado: 25 °C y 30 °C. Se utilizaron rotaciones del soplador de aire de 20, 25, 30, 35, 45 y 60 Hz. En cuanto al compresor de refrigeración se utilizaron rotaciones de 30, 35, 40, 45 y 50 Hz. Los resultados mostraron que tanto la rotación del compresor como la del soplador tenían efectos muy significativos. Mientras que los valores de humedad relativa tendían a disminuir al aumentar la rotación del compresor, ocurría lo contrario al aumentar la rotación del soplador.

Na secagem a baixa temperatura, a umidade relativa, que expressa a relação entre a pressão de vapor do ar e a pressão de saturação na mesma temperatura, é o parâmetro de maior influência na velocidade do processo, uma vez que a troca de massa está diretamente relacionada à diferença de pressão de vapor entre o produto e o ar. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos dos parâmetros operacionais sobre os valores de umidade relativa em um protótipo de sistema baseado na tecnologia de bomba de calor, desenvolvido para secagem a baixa temperatura, resfriamento e controle das condições psicrométricas do ar para armazenamento e conservação pós-colheita de produtos agrícolas. Os dados foram avaliados utilizando um delineamento inteiramente casualizado com cinco repetições. Foram utilizadas duas temperaturas de secagem: 25 ºC e 30 ºC. Para o insuflador de ar, foram utilizadas as rotações de 20, 25, 30, 35, 45 e 60 Hz. Para o compressor de refrigeração, foram utilizadas rotações de 30, 35, 40, 45 e 50 Hz. Os resultados mostraram que tanto a rotação do compressor como a do insuflador tiveram efeitos altamente significativos. Enquanto os valores de umidade relativa tendem a diminuir com o aumento da rotação do compressor, o oposto acontece com o aumento da rotação do insuflador.