I. Giới thiệu về nghiên cứu
Nghiên cứu và mô phỏng động lực học chất lỏng trong máy sấy nhà kính năng lượng mặt trời (SGHD) là một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghệ thực phẩm và nông nghiệp. Mục tiêu chính của nghiên cứu này là phân tích các điều kiện bên trong SGHD và ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu đến quá trình sấy. Việc sử dụng phần mềm ANSYS Fluent để mô phỏng đã cho phép nghiên cứu sâu sắc về sự phân bố nhiệt độ và độ ẩm bên trong máy sấy. Nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất của máy sấy nhà kính, mà còn cung cấp những thông tin quý báu cho việc thiết kế các hệ thống sấy hiệu quả hơn trong tương lai.
1.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
Mục tiêu của nghiên cứu này là khảo sát ảnh hưởng của điều kiện thời tiết đến sự phân bố nhiệt độ và độ ẩm trong SGHD. Hai mục tiêu chính bao gồm: (1) Mô phỏng sự ảnh hưởng của thời gian đến sự phân bố nhiệt độ và độ ẩm, và (2) Nghiên cứu tác động của điều kiện khí hậu đến quy trình sấy bằng cách thay đổi lưới mô phỏng trong ANSYS Fluent. Nghiên cứu này sử dụng hai loại lưới: lưới tứ diện và lưới hexahedral, từ đó xác định kích thước tế bào tối ưu cho mô phỏng.
II. Nguyên lý hoạt động của máy sấy
Máy sấy nhà kính hoạt động dựa trên nguyên lý thu thập năng lượng mặt trời và sử dụng hiệu ứng nhà kính để tăng nhiệt độ bên trong. Năng lượng mặt trời được hấp thụ bởi bề mặt của máy sấy và sau đó được truyền vào không khí bên trong, làm tăng nhiệt độ và giảm độ ẩm của sản phẩm. Quá trình sấy diễn ra khi không khí ẩm được hút vào từ bên ngoài và thoát ra qua các quạt, tạo ra dòng chảy không ổn định và hỗn loạn. Điều này giúp tăng cường quá trình trao đổi nhiệt và ẩm, từ đó nâng cao hiệu quả của máy sấy. Việc mô phỏng sự phân bố nhiệt độ và độ ẩm bên trong máy sấy cho thấy rằng nhiệt độ đạt cao nhất vào lúc 2 giờ chiều, với độ ẩm tương đối dao động từ 23% đến 79,55%.
2.1. Phân bố nhiệt độ và độ ẩm
Kết quả mô phỏng cho thấy sự phân bố nhiệt độ bên trong SGHD có sự thay đổi rõ rệt theo thời gian và vị trí. Nhiệt độ bên trong máy sấy dao động từ 303.1 K từ 7:00 AM đến 6:00 PM, với nhiệt độ cao nhất đạt được vào khoảng 2:00 PM. Độ ẩm tương đối bên trong SGHD cũng thay đổi theo thời gian và vị trí, cho thấy sự ảnh hưởng mạnh mẽ của năng lượng mặt trời đến quá trình sấy. Sự phân bố này là kết quả của việc trao đổi nhiệt và độ ẩm giữa không khí và vật liệu sấy.
III. Phương pháp mô phỏng và kết quả
Phương pháp mô phỏng được thực hiện thông qua ANSYS Fluent, cho phép phân tích các điều kiện biên và tính toán các thông số vật lý của không khí và vật liệu sấy. Các chiến lược lưới được đánh giá dựa trên kích thước tế bào và loại lưới, cho thấy rằng kích thước tế bào có ảnh hưởng lớn hơn đến phân bố nhiệt độ và độ ẩm so với loại lưới. Nghiên cứu này không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về quá trình sấy mà còn mở ra hướng đi mới cho việc tối ưu hóa thiết kế máy sấy trong tương lai.
3.1. Kết quả mô phỏng
Kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc sử dụng lưới không đều và kích thước tế bào khác nhau có thể ảnh hưởng đáng kể đến kết quả mô phỏng. Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc lựa chọn kích thước tế bào tối ưu giúp cải thiện độ chính xác của mô phỏng và cung cấp thông tin hữu ích cho các kỹ sư trong việc thiết kế và vận hành máy sấy nhà kính. Điều này rất quan trọng trong việc phát triển các công nghệ năng lượng tái tạo và ứng dụng của chúng trong nông nghiệp.
