BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengenalan
Pemanfaatan pompa kalor untuk pengering sangat menarik dan praktis.
Pengering pompa kalor memiliki koefisien kinerja yang tinggi dan berpotensi
memperbaiki kualitas produk yang dikeringkan karena kemampuan pompa kalor
untuk beroperasi pada suhu yang lebih rendah. Keuntungan utamanya yaitu pengering
kompatibel dan pada suhu rendah. Bagi perkembangan pengering pompa kalor,
teknologi pompa kalor digunakan untuk meningkatkan nilai ekonomis dan efisiensi
pengering udara panas konvensional. Penurun kadar air di alat pengering pompa kalor
menerima banyak perhatian karena kemampuannya untuk membalikkan panas laten
dan mentransfernya ke pengeringan udara yang mampu mengeringkan pada
temperatur rendah, biaya rendah dan operasi bahkan di bawah kondisi ruangan
lembab dan menyebabkan pencemaran lingkungan yang minimum [1]. Perlu
diingat bahwa jika pengering bekerja secara efisien, udara keluar harus memiliki suhu
yang dekat dengan temperatur wet bulb dan juga pada kelembaban yang tinggi. Oleh
karena itu, sebagian besar entalpi gas panas laten dalam uap air dan harus
mengembalikan panas , bila memungkinkan, termasuk kondensasi uap air dari udara
pengeringan. Metode ini diterapkan dalam Penurun kadar air di alat pengering
pompa kalor [2].
Tiga keunggulan utama dari pengering pompa kalor adalah [3]:
1. Pengeringan pada suhu rendah dapat meningkatkan kualitas.
2. Efisiensi energi yang tertinggi dicapai karena keduanya sensible dan panas
laten evaporasi diperlukan.
3. Kondisi Pengering dan karena laju pengeringan tidak dipengaruhi oleh
Prinsip dari pompa kalor, sama dengan yang terlibat dalam siklus pendinginan, telah dikenal selama lebih dari 100 tahun. Dalam tiga dekade terakhir, aplikasi pompa kalor telah dibatasi hanya oleh kondisi ekonomi [2]. Perlu dicatat bahwa melawan keunggulan ini, menggunakan energi listrik yang umumnya lebih mahal daripada bentuk-bentuk dari energi lain dan munculnya krisis energi pada awal tahun 1970 menyebabkan beberapa kekhawatiran terkait untuk menemukan sumber energi alternatif untuk pembangkit listrik dalam bidang industri, oleh karena itu, penerapan pompa kalor pengeringan terbatas.
Siklus refrigerasi tradisional digerakkan oleh listrik atau panas, yang sangat meningkatkan konsumsi listrik dan energi fosil. The International Institute of Refrigeration di Paris (IIF / IIR) memperkirakan bahwa sekitar 15% dari seluruh listrik diproduksi di seluruh dunia digunakan untuk pendinginan dan AC proses dari berbagai jenis, dan konsumsi energi untuk sistem pendingin udara baru-baru ini diperkirakan 45% dari seluruh rumah tangga dan bangunan komersial. Selain itu, konsumsi beban puncak listrik selama musim panas sedang ditegakkan kembali oleh penyebaran peralatan AC [4-6].
Agar mengoptimalkan kualitas produk tanaman pangan khusus seperti herbal, ginseng, dll, diperlukan pengeringan pada suhu rendah (30-45 0C) dan kelembaban relatif. Ini merupakan pertimbangan penting karena tumbuhan ini memiliki nilai komersial yang relatif tinggi serta nilai obat tersebut. Pengeringan Suhu tinggi memperburuk struktur material dan menyebabkan tidak cocoknya untuk digunakan lebih lanjut [7]. Pengeringan suhu rendah untuk tanaman khusus mengurangi resiko kerugian dalam kandungan gizi dan kerusakan sifat fisik. Sistem pengeringan menggabungkan pompa kalor di mana memanaskan baik sensible dan laten yang diperoleh kembali dari pembuangan udara. Panas ini kemudian didaur ulang kembali melalui pengering dengan memanaskan udara yang masuk pengering [8]. Pompa kalor saat ini relatif sedikit dipasang di industri. Namun, peraturan lingkungan hidup menjadi lebih ketat, pompa kalor industri dapat menjadi teknologi penting untuk mengurangi emisi, meningkatkan efisiensi [9], dan membatasi penggunaan air tanah untuk pendinginan. Pompa kalor digunakan secara luas dalam pengurangan kadar uap air dan pengeringan pada proses industri dengan suhu rendah dan sedang (maksimum 100 0C). Aplikasi utama mengering pulp dan kertas, berbagai produk makanan, kayu dan potongan kayu. Karena pengeringan dijalankan dalam sistem tertutup, bau dari pengeringan produk makanan, dll berkurang [10].
energi dengan permukaan besar [13]. Ketiga, mungkin perlu untuk menyesuaikan kinetika pengeringan produk dengan densitas radiasi matahari, parameter lain untuk kualitas produk termal terkait waktu yang bervariasi seperti tekstur dan warna dapat mengalami penurunan yang signifikan. Oleh karena itu, sangat penting bahwa, metode ilmiah yang lebih untuk pengeringan telah muncul disebut sebagai pengeringan surya yang diatur[12].
Gabungan pompa kalor dan panas matahari dapat mengatasi kesulitan-kesulitan ini dan memenuhi permintaan penting dalam industri pengeringan sehubungan dengan kontrol kualitas produk, mengurangi konsumsi energi dan mengurangi dampak lingkungan. Untuk bahan panas yang sensitif dapat meningkatkan kontrol kualitas yang ingin dicapai karena suhu pengeringan rendah dan udara bebas dari luar. Konsumsi energi berkurang dicapai karena koefisien kinerja yang tinggi dari pompa kalor dan efisiensi termal yang tinggi pada pengering ketika dirancang dengan baik [14].
Tulisan ini menyajikan kemajuan sistem dalam pengeringan yang mengkombinasikan kolektor surya yang dibantu pompa kalor pada penelitian dan pengembangan arah di lapangan.
2. 2. Heat pump
Pompa kalor adalah pendingin (refrigerators) yang meningkatkan energi yang didapat dengan mendinginkan dari energi bersuhu rendah ke tingkat suhu yang lebih tinggi dengan bantuan eksternal (pendorong) energi dan dikirim dari kompresor ke refrigeran [15- 17]. Pompa kalor merujuk pada fakta bahwa baik pendinginan dan kinerja pemanasan pada refrigerator yang digunakan [17].
2.2.1 Dasar dari pompa kalor
Gambar 2.1.Diagram siklus dasar pompa kalor dengan media udara 2.2.2 Refrigerants
2.2.3 Aplikasi Pompa Kalor
Ada beberapa aplikasi pemanasan dan pendinginan yang tidak bisa mendapatkan keuntungan dari teknologi pompa kalor dan dengan demikian memberikan efisiensi energi yang signifikan.
Pompa kalor juga bisa untuk mengklaim panas gratis atau limbah dari sejumlah tempat seperti: udara ambien, air tanah, tanah itu sendiri, aplikasi komersial di mana panas yang tidak diinginkan akan dibuang.
Teknologi pompa kalor dapat digunakan di dalam negeri dan aplikasi komersial yang beragam seperti pemanas ruangan atau pendinginan untuk manusia demi kenyamanan dalam kantor, rumah, pemanas udara dan segala macam instalasi perumahan. Mereka juga dapat ditemukan dalam aplikasi komersial di mana sejumlah besar air yang tersedia untuk pengeringan, kolam renang dan produksi pabrik [25].
2.3 Pengering Pompa Kalor
Ada berbagai cara untuk pengeringan bahan basah dan seringkali diperlukan untuk membandingkan efisiensi dari metode yang berbeda. Parameter yang mudah digunakan adalah 'efektivitas' yang mengacu pada jumlah air yang diambil per masukan satuan energi, dinyatakan dalam kg H2O kW h-1 [26]. Metode pengeringan yang paling sederhana adalah untuk meniup udara panas di atas bahan lembab dan untuk membuang udara lembab ke atmosfer [27,28]. Peningkatan dapat dilakukan dengan cara menghitung ulang sebagian dari udara tetapi jumlah peningkatan dibatasi dan itu adalah dengan mengorbankan peningkatan waktu pengeringan.
Salah satu cara yang paling efisien serta dapat dikendalikan untuk mengeringkan bahan basah adalah dengan menggunakan pengeringan pompa kalor. Selama bertahun-tahun pompa kalor telah dikenal sebagai metode yang efisien energi. untuk pengeringan adalah perbedaan panas panas yang dihasilkan oleh kondensor dan panas dingin evaporator akan menggunakan secara bersamaan selama operasi. Panas dari kondensor akan diproduksi panas dan akan digunakan untuk memanaskan material dan panas dingin dari evaporator akan digunakan dalam proses (Gbr. 2).
terintegrasi telah dilaporkan di banyak bagian Eropa, Asia dan Australia di mana teknologi telah diterapkan terutama di sektor pengolahan makanan laut [29].
2.3.1 Klasifikasi Pompa Kalor
Sumber panas yang paling umum untuk pengeringan aplikasi udara, tanah dan sumber bahan kimia dengan pompa kalor. Di antaranya, yang bersumber dari pompa air panas telah banyak digunakan dalam aplikasi pengeringan. Skema klasifikasi untuk pengering pompa kalor diberikan pada Gambar. 3.
Gambar 2.2 Skema diagram pompa kalor
Gambar 2.3. Klasifikasi Pompa Kalor
Kemampuan pompa kalor untuk mengkonversi panas laten kondensasi uap ke dalam panas sensibel dari aliran udara yang melewati kondensor membuat mereka menarik dalam aplikasi pengeringan terutama bila dikombinasikan dengan kemampuan untuk menghasilkan kondisi pengeringan yang terkendali dengan baik [30]. Untuk alasan ini pengering pompa kalor telah digunakan selama puluhan tahun di pembakaran kayu untuk mengurangi kelembapan udara dan meningkatkan kualitas kayu [31].
2.3.2.1Sistem pengering Pompa Kalor dengan media Udara
Mengikuti tren secara umum untuk meningkatkan kualitas produk dan mengurangi konsumsi energi, banyak peneliti telah mengakui fitur khusus pompa kalor, yang telah menghasilkan pertumbuhan yang cepat dari kedua teori dan penelitian tentang pengeringan pompa kalor dengan media udara (Tabel 2) diterapkan.
Keuntungan utama dan keterbatasan pengering pompa kalor adalah sebagai berikut [66]:
keuntungan:
Efisiensi energi yang lebih tinggi dengan profil temperatur terkontrol untuk memenuhi persyaratan produk.
Kualitas produk yang lebih baik dengan profil temperatur terkontrol untuk memenuhi persyaratan produk
Beragam pengeringan kondisi biasanya dari -200C sampai 100 0C (dengan pemanasan tambahan) layak.
Output Produk yang konsiten
Kontrol yang sangat baik bagi lingkungan untuk produk bernilai tinggi dan mengurangi konsumsi listrik untuk produk bernilai rendah.
Cocok untuk produk bernilai tinggi dan bernilai rendah.
Memungkinkan pengolahan Aseptik.
Fitur lain dari pengering pompa kalor adalah sifat konsumsi energi yang rendah [67,68].
menggunakan pengering udara panas konvensional [38,41,43,53].
Biaya modal awal mungkin tinggi karena banyak komponen pendingin. Sistem Membutuhkan waktu steady state untuk mencapai kondisi pengeringan yang diinginkan.
Diperlukan perawatan secara berkala untuk komponen.
Kebocoran refrigeran ke lingkungan dapat terjadi jika ada keretakan pada pipa karena sistem bertekanan.
2.3.3 Sistem Pompa Kalor Dengan Cairan Kimia
Pompa kalor kimia (CHP) adalah sistem manajemen energi panas yang memiliki beberapa kegunaan memungkinkan sejumlah fungsi simultan dan tidak memerlukan masukan energi mekanik. Penggunaan ini termasuk penyimpanan panas energi, pompa kalor, meningkatkan kualitas panas dan pendinginan [69,70]. Di antara proses industri, unit usaha tertentu seperti pengeringan, distilasi, penguapan dan kondensasi berurusan dengan sejumlah besar perubahan entalpi dimana CHP dapat secara efektif dimanfaatkan [71]. Dalam beberapa tahun terakhir beberapa penelitian telah dilakukan dalam menggunakan panas kimia sistem pompa pengeringan.
Sebuah sistem pompa kalor kimia (CHP) memanfaatan energi panas ramah lingkungan yang efektif dalam pengeringan diusulkan dari sudut pandang penghematan energi dan dampak lingkungan. CHPs dapat menyimpan energi panas dalam bentuk energi kimia dengan reaksi endotermik dan melepaskannya di berbagai tingkat suhu untuk kebutuhan panas dengan exo / reaksi endotermik. CHPs memiliki potensi untuk mengembalikan panas dan penurunan kadar uap air dalam proses pengeringan dengan penyimpanan panas dan pelepasan panas pada suhu rendah /tinggi. Dalam penelitian ini, penulis memperkirakan potensi aplikasi CHP dengan sistem pengeringan untuk keperluan industri. Beberapa sistem gabungan CHPs dan pengering yang diusulkan sebagai pengering pompa kalor kimia (CHPD). Potensi komersial CHPDs dibahas [72].
reaktor silinder tunggal untuk mempelajari efek dari kondisi pertukaran panas pada produksi udara panas. Hasil menunjukkan bahwa produksi udara panas ditingkatkan dengan memperbesar alat penukar kalor, meningkatkan kecepatan transfer kalor dengan menggunakan jala stainless dan meningkatkan laju aliran udara [73].
Hasil penyelidikan eksperimental pada pengendalian produksi udara panas menggunakan sepasang pompa kalor kimia (CHP) disajikan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan bagaimana CHP dibantu pengering bets dapat dioperasikan secara efektif. CHP menggunakan terkenal CaO / H2O / Ca (OH) 2 hidrasi / dehidrasi reaksi, yang reversibel. Suhu udara panas dapat dikendalikan dengan mengatur suhu reaktor, dan tekanan, serta tenaga panas yang disediakan untuk itu. Hal ini menunjukkan bahwa udara panas dapat diproduksi baik dalam penyimpanan panas dan pelepasan panas bertahap CHP [74].
2.3.4 Pengering Pompa Kalor bersumber dari Bumi (Geothermal)
Sebuah pompa kalor yang bersumber dari dalam tanah (Bumi)
(GSHP) mengubah energi bumi menjadi energi yang berguna
untuk panas dan dingin. Ini menyediakan panas suhu rendah
dengan mengekstraksi dari tanah atau reservoar air. Ini sebenarnya
dapat menghasilkan lebih banyak energi daripada yang
digunakannya, karena memperoleh energi bebas tambahan dari
tanah [75]. Ada berbagai penelitian pada pompa kalor sistem
geothermal (GSHP) [76-96], sedangkan, beberapa studi telah
dilakukan mengenai pemanfaatan jenis pompa kalor untuk aplikasi
pengeringan.
Sebuah pompa kalor Geothermal (GSHP) menggunakan tanah
sebagai sumber panas dalam modus operasi memanaskan dan heat
sink dalam pendinginan. Dalam modus pemanas, GSHP menyerap
panas dari tanah dan menggunakannya untuk kalor fluida kerja.
GSHPs merupakan alternatif yang efisien untuk metode
konvensional rumah pendingin karena mereka menggunakan tanah
sebagai sumber energi atau tenggelam daripada menggunakan
udara ambien. Tanah adalah media pertukaran panas termal lebih
stabil dari pada udara, pada dasarnya tidak terbatas dan selalu
tersedia. Para GSHPs bertukar kalor dengan tanah, dan
mempertahankan tingkat kinerja yang tinggi bahkan di iklim
dingin [97].
Penilaian sumber energik dari dalam tanah (atau panas bumi)
pengeringan system HP (GSHP) disajikan. Sistem ini dirancang,
dibangun dan diuji di Solar Energy Institute of Ege University,
Izmir, Turki. Distruksi exergi di masing-masing komponen dari
sistem secara keseluruhan ditentukan untuk nilai rata-rata
parameter eksperimental diukur. Exergi efisiensi komponen sistem
potensi untuk perbaikan. nilai COP untuk unit GSHP dan
keseluruhan sistem pengeringan GSHP ditemukan berkisar antara
1,63-2,88 dan 1,45-2,65, masing-masing, sementara yang sesuai
dengan nilai-nilai efisiensi exergi secara produk / bahan bakar
ditemukan 21,1 dan 15,5% pada negara yang bersuhu mati 27,8 0C.
Tingkat ekstraksi kelembaban udara tertentu (SMER) atas dasar
sistem diperoleh menjadi 0,122 kg kW-1 h-1 . Untuk sistem
pengeringan, yang disebut kelembaban udara tertentu tingkat
exergetic (SMExR), yang didefinisikan sebagai rasio kelembaban
dihapus dalam kg ke input exergi di kW h, juga diusulkan oleh
penulis. Dengan SMExR seluruh GSHP sistem pengeringan
ditemukan 5.11 kg kW -1 h-1 [98].
Analisis exergi proses pengeringan lapisan tunggal dari daun
mint di tanah sumber pompa kalor tray dryer, yang dirancang dan
dibangun di Solar Energy Institute, Universitas Ege, Izmir, Turki
disajikan. Proses pengeringan diwujudkan pada tiga varian suhu
udara pengeringan 40, 45 dan 50 0C, dan laju aliran massa
0,01-0,05 kg/s pada kelembaban relatif konstan 16%. Efek dari suhu
dan laju aliran massa pada kerugian exergi, efisiensi exergi dan
potensi perbaikan proses pengeringan diselidiki. Efisiensi exergi
maksimum ruang pengering diperoleh pada suhu 50 0C dan laju
aliran massa udara pengeringan 0,05 kg/s. Nilai efisiensi exergi
diperoleh bervariasi dari 76,03% menjadi 97,24% pada
pengeringan suhu udara 40-50 0C dengan laju aliran massa udara
pengeringan dari 0,01-0,05 kg s-1 [99].
Analisis exergi dari proses pengeringan lapisan tunggal daun
laurel di tanah bersumber panas dari pompa kalor dilemari
pengeringan, yang dirancang dan dibangun di Solar Energy
Institute, Universitas Ege, Izmir, Turki menunjukkan. Efek dari
potensi peningkatan exergetic dari proses pengeringan diselidiki.
Hasilnya menunjukkan bahwa efisiensi exergi dari pengering
meningkat dengan meningkatnya suhu udara pengeringan. Selain
itu, daun salam yang cukup dikeringkan pada suhu berkisar 40-50
0
C dengan kelembaban relatif yang bervariasi 16-19% dan
kecepatan udara pengeringan 0,5 ms-1 selama periode pengeringan
9 jam. Nilai efisiensi exergi diperoleh berkisar 81,35-87,48%
berdasarkan inflow, dan outflow losses exergi, dan 9,11-15,48%
berdasarkan atas bahan baku produk / bahan bakar antara suhu
pengeringan udara yang sama dengan laju aliran massa udara
pengeringan 0,12 kg s-1 [100].
2.3.5 Klasifikasi Sistematis Pompa Kalor kombinasi Kolektor Surya
(SAHP)
Sebuah sistem pompa kalor dibantu surya terdiri dari unit
siklus kompresi uap yang dikombinasikan dengan kolektor surya
dan sistem gabungan ini memiliki koefisien kinerja yang tinggi
[101-103]. Kolektor surya dibantu sistem pompa kalor dapat
diklasifikasikan ke sistem SAHP konvensional dan langsung
ekspansi ke sistem SAHP (DX-SAHP). Dalam sistem langsung
(Gbr. 5), sistem kolektor surya tidak bertindak sebagai evaporator
dan itu terdiri atas satu pompa kalor (evaporator, kondensor,
kompresor dan katup ekspansi) dan kolektor surya. Sistem
DX-SAHP pada dasarnya terdiri dari kolektor surya, penukar panas
sebagai kondensor, katup ekspansi termostatik dan kompresor.
Kolektor surya digunakan sebagai evaporator dari sistem pompa
kalor. Refrigeran langsung menguap dalam solar
kolektor-evaporator karena masukan energi surya, di mana perubahan fasa
dari cair ke uap terjadi. Dengan demikian, tidak seperti sistem
digunakan untuk tujuan yang sama, kedua proses, yaitu
mengumpulkan energi matahari dan menguapkan refrigeran, yang
direalisasikan hanya dalam satu unit [104]. Hal ini menyebabkan
beberapa keunggulan dibandingkan sistem SAHP konvensional
[104]:
a) Penguapan langsung dari refrigeran dalam evaporator
ke kolektor surya mengakibatkan koefisien perpindahan
panas yang lebih tinggi.
b) Penggunaan kolektor surya sebagai evaporator
mengurangi biaya sistem secara keseluruhan karena
kebutuhan untuk evaporator tambahan dalam sistem
SAHP tradisional dihilangkan.
c) Masalah yang mungkin terjadi pada kolektor air (yaitu
korosi, beku pada saat malam), dihilangkan karena
penggunaan refrigeran sebagai fluida kerja,
menyebabkan sistem yang lebih optimal.
d) Menggunakan refrigeran sebagai fluida kerja dalam
hasil siklus pompa kalor pada suhu rendah selama
proses penguapan dalam kolektor surya, yang
menyebabkan kerugian sistem yang lebih rendah karena
nilai kerugian kolektor adalah fungsi dari kolektor ke
perbedaan suhu lingkungan.
e) Kolektor, termasuk kolektor kosong plat datar, bekerja
pada nilai efisiensi tinggi berdasarkan kolektor untuk
perbedaan suhu lingkungan rendah, yang juga
Gambar 2.5. Skema Diagram SAHP
2.3.6 Deskripsi singkat dari Pengering Pompa Kalor Dibantu Solar Kolektor
(SAHPD)
Pompa kalor telah diketahui menjadi lebih efisien energi bila
digunakan dengan operasi pengeringan. Keuntungan utama dari
pengering pompa kalor muncul dari kemampuan pompa kalor
untuk memulihkan energi dari pembuangan udara serta
kemampuan mereka untuk mengontrol mereka suhu udara
pengering dan kelembaban [105].
Ada berbagai desain SAHPD tergantung pada sifat dari
aplikasi langsung seperti satu dengan dan tanpa fasilitas
penyimpanan kalor. Gambar. 6 menggambarkan skema sistem
SAHPD yang disederhanakan. Ini merupakan gambaran skematik
dari berbagai komponen pendingin dan integrasi sistem surya
dengan ruang pengering. Inlet pengeringan udara melewati ruang
pengering dan mengambil uap air dari produk [105]. Udara lembab
dari pengering dilewatkan melalui evaporator dari pompa panas
yang bertindak sebagai dehumidifier [106]. Selama proses
bijaksana untuk titik embun. Hasil pendinginan lebih lanjut dalam
air yang terkondensasi dari udara. Kedua panas sensibel dan laten
kemudian diserap oleh evaporator untuk mendidihkan refrigeran.
Panas kembali dipompakan ke kondensor, di mana ia dipanaskan
oleh fluida kerja kondensasi. Pada kolektor surya, radiasi matahari
dari matahari diubah menjadi kalor sensibel. udara melewati
jumlah pipa di panel ini kemudian memanas. Udara panas ini
memasuki kondensor. Udara dipanaskan dan kadar uap menyerap
lebih banyak panas dari kondensor dan kemudian salah satu yang
suhu yang lebih tinggi dan benar kadar uap yang mudah mengalir
melalui ruang pengering untuk aplikasi pengeringan.
Seperti banyak sistem mekanis, perangkat SAHPD memiliki
kelebihan dan kekurangan. Potensi keuntungan dari SAHPD [105]:
1) Konversi energi alam yang mudah untuk pemanasan
langsung dan penyimpanan mengakibatkan
penghematan yang signifikan dari energi dan efisiensi
sistem yang lebih baik.
2) Kualitas produk yang lebih baik, waktu kondisi
pengeringan dikendalikan dengan baik untuk
memenuhi kebutuhan produksi tertentu.
3) Mudah untuk melaksanakan kontrol strategi.
4) Karena pompa kalor mengkonsumsi lebih sedikit energi
primer dari sistem pemanas konvensional, alat ini
adalah sebuah teknologi penting untuk mengurangi
emisi gas yang membahayakan lingkungan, seperti
karbon dioksida (CO2), sulfur dioksida (SO2) dan
nitrogen oksida (NOx). Namun, dampak lingkungan
secara keseluruhan dari pompa kalor listrik sangat
tergantung pada bagaimana listrik dihasilkan. Pompa
listrik tenaga air atau energi terbarukan, mengurangi
emisi lebih signifikan daripada jika listrik yang
dihasilkan oleh batu bara, minyak atau pembangkit
listrik berbahan bakar gas [10].
Kekurangannya sebagai berikut [107]:
1) Biaya modal yang lebih tinggi yang dikeluarkan untuk
panel surya tambahan, blower, tangki penyimpanan, dll
2) Jumlah energi matahari yang tersedia bervariasi secara
signifikan sepanjang hari.
2.3.6.1Energi Surya membantu Sistem Pengering Pompa Kalor
Menggabungkan kolektor surya dan HPD di
tempat-tempat di mana sumber energi matahari yang melimpah
tersedia dapat lebih meningkatkan efisiensi suhu pengeringan
dan energi dari sistem pengeringan secara keseluruhan. Koleksi
energi surya dan disisihkan untuk penggunaan masa depan
dalam bahan perubahan fasa seperti lilin parafin untuk
pemakaian energi sensibel udara pengeringan mengakibatkan
sarana yang lebih murah dengan menggunakan suhu
pengeringan yang lebih tinggi dibandingkan pada sistem
pemanas konvensional. Selanjutnya, sistem tersebut
menawarkan fleksibilitas operasi dengan pompa kalor, tata
surya, atau pada kedua sistem saling melengkapi. Sebuah
eksperimen kolektor surya mengguncang sistem tempat
penyimpanan untuk pengeringan kacang telah dievaluasi oleh
Troger dan Butler [107,108].
Chauhan et al. [107,109] mempelajari karakteristik
pengeringan ketumbar stasioner dalam kapasitas 0,5 t / bets
surya dan unit penyimpanan batuan untuk menerima udara
panas selama tidak adanya sinar matahari. Mereka menemukan
bahwa untuk mengurangi air rata-rata butir ketumbar dari 28,2
(basis kering) 11,4% (basis kering) membutuhkan 27 jam sinar
matahari kumulatif. Menggunakan penyimpanan d panas dari
batuan sistem penyimpanan energi, pengurangan kelembaban
yang sama dapat dicapai dengan hanya 18 jam kumulatif sinar
matahari. Sistem pasokan energi matahari yang diusulkan
dalam bagian ini terdiri dari kolektor surya, blower, tangki
penyimpanan perubahan fasa, udara-katup, dan pipa seperti
yang ditunjukkan pada Gambar. 6. Tergantung pada jenis
bahan pengeringan yang menentukan suhu udara, udara dapat
diterbangkan dengan terbuka partial discharge penuh
mengedarkan atau modus peredaran debit penuh.
Gambar. 7 menunjukkan susunan skematik pengering
surya dilengkapi dengan pompa kalor absorpsi dan
penyimpanan panas [110,111]. Sebagian dari entalpi masuk
udara luar digunakan interposing sistem pompa 2-untuk
menguapkan air disemprotkan dalam evaporator 3. uap air
masuk ke dalam air garam disemprotkan ke dalam tangki 4.
Pompa 5 mengumpan air garam melalui penukar kalor
regenerator 6 menjadi boiler bertekanan tinggi 7. Air dalam
boiler disuling dengan bantuan energi matahari yang diperoleh
dalam kolektor 10 dan disimpan dalam tangki air 11, dan
dengan menggunakan energi tambahan A ke sejauh diperlukan
cairan yang kental diarahkan kembali ke tangki 4 melalui
regenerator 6. uap air tekanan tinggi mengembun di kondenser
8 dan dengan bantuan sistem penukar pompa kalor 9
menghangatkan udara sehingga kadar air berkurang, yang
tinggi mengalir melalui katup ekspansi E mendingin dan tiba di
evaporator 3. Sistem ini awalnya dirancang untuk pengeringan
kacang.
Gambar 2.6 Pengering Surya untuk kacang dilengkapi dengan pompa
kalor absorpsi dan penyimpanan panas [111].
Gambar. 7 menggambarkan skema sistem yang lengkap dengan pompa
kalor [111,112]. Bagian dari udara lembab meninggalkan pengering yang
mengalir melalui penukar kalor penguapan 9 dari pompa panas, dan sebagian
proporsional kadar air terkondensasi. Masukan panas ke media kerja pompa
panas (dilengkapi dengan energi input kompresor 10 dan dengan bantuan
penukar panas kondensor 11) dapat diambil ke dalam sistem air panas.
Tergantung pada negara sekitar, udara meninggalkan alat penukar kalor 9 dapat
dikembalikan untuk memanaskan penukar 6 dari pengering.Dalam kasus
pengering terhubung ke sistem energi pemeliharaan ternak pertanian, pompa
panas dapat juga digunakan untuk pendinginan susu dan memproduksi air
Gambar 2.7.Sistem Kompleks pengering pompa kalor dikombinasikan dengan
surya [111].
Sistem kolektor dengan fluida medium 5 yang dibangun di atas
bangunan pengeringan terhubung ke siklus tertutup. Sistem ini dapat memiliki
modus operasi yang berbeda. Ketika katup 2 dan 3 ditutup, sistem kolektor
bekerja pada alat penukar kalor dengan fluida udara 6 dan berfungsi sebagai
pengering 7. Dengan katup 1 dan 3 ditutup, tangki air panas dihangatkan 8.
Dalam posisi transisi dari katup 1 dan 2 (katup 3 ditutup), dua mode sebagian
dapat beroperasi secara bersamaan. Jika katup 1 dan 4 ditutup, udara
pengeringan dipanaskan dalam penukar kalor 6 dengan menggunakan cadangan
air panas penyimpan kalor 8. udara meninggalkan pengering memiliki hampir
tidak memiliki entalpi yang sama ketika memasuki pengering. Sebagian besar
dari entalpi digunakan pada pengeringan dapat kembali dengan kondensasi
yang menyerap uap air . Untuk tujuan ini pompa kalor dapat dimasukkan dalam
peralatan Pengeringan surya dibantu dengan pompa kalor dan
dikombinasikan dengan penyimpan panas telah dikembangkan untuk
pengeringan kacang [113,114].
Sebuah pompa kalor hybrid dibantu pengering surya dengan modul
fotovoltaik diusulkan oleh Bhattacharya et al. [115]. Sistem ini dirancang untuk
proses pengeringan sayuran dan buah-buahan.
Hawlader et al. [117] dirancang dan dibangun pengering pompa kalor
dibantu kolektor surya dan pemanas air, seperti ditunjukkan pada Gambar. 9.
eksperimental set-up terdiri dari dua jalur terpisah yang digunakan untuk udara
dan refrigerant. Kolektor surya udara, kondensor berpendingin udara, pemanas
tambahan, blower, unit pengering , evaporator, dan suhu dan aliran perangkat
kontrol berada di jalur udara. Jalur pendingin terdiri dari unit pompa kalor
kompresi uap , pada kolektor evaporator, kompresor jenis terbuka yang bekerja
bolak-balik, regulator tekanan evaporator, katup ekspansi, tangki kondensor,
dan unit fan-coil. Kedua evaporator yang terhubung secara paralel pada katup
ekspansi individu. Evaporator 1 bertindak sebagai penangkap uap air dan
Evaporator 2 tampil sebagai kolektor evaporator. Sebuah kolektor surya plat
datar kosong digunakan sebagai evaporator dan R134a sebagai refrigeran.
Nilai-nilai COP, diperoleh dari simulasi dan percobaan yang 7.0, dan 5.0,
masing-masing, sedangkan fraksi surya (SF) nilai 0,65 dan 0,61 yang diperoleh
dari simulasi dan percobaan, masing-masing.
Dalam studi lain Hawlader dan Jahangeer [118], mempresentasikan
kinerja pengering pompa kalor dibantu surya dan pemanas air diselidiki nilai
COP 7,5 untuk kecepatan kompresor diamati 1800 rpm . Dalam pengeringan
kacang hijau, Nilai rendemen kelembaban 0,65 untuk beban bahan 20 kg dan
kecepatan kompresor diperoleh 1200 rpm.
Di Negara China bagian Utara, produk pertanian dapat dipanen atas
kelembapan penyimpanan yang aman untuk mencegah kerugian lahan yang
berlebihan. Sebuah pengering pompa kalor dibantu sistem surya (SAHP)
permintaan di bidang ini. Sistem pengeringan dirancang sedemikian rupa
sehingga beberapa komponen dapat diisolasi tergantung pada pola cuaca dan
kondisi penggunaan. Kinerja seluruh sistem telah dimodelkan dan diselidiki di
bawah hari musim panas khas kota Baoding, China. Hasil menunjukkan bahwa
koefisien kinerja (COP) dari sistem pengeringan SAHP adalah 5,369, sementara
itu 3,411 tanpa masukan energi surya. Dengan tangki penyimpanan energi,
sistem pengeringan SAHP melakukan lebih stabil dan memodulasi ketidak
sesuaian antara radiasi matahari dan energi yang dibutuhkan di malam hari.
Diskusi lain pada nomor kolektor, waktu pengeringan dan suhu pengeringan
juga diproses, yang akan membantu untuk menerapkan sistem di China [119].
Percobaan dilakukan pada pengering pompa kalor dibantu energi surya
dengan Hawlader et al. [120] untuk membandingkan kinerja
evaporator-kolektor dan evaporator-kolektor udara yang digunakan dalam sistem surya yang
terintegrasi. Ditemukan bahwa evaporator-kolektor yang dilakukan lebih baik
daripada kolektor udara dalam sistem pengeringan pompa kalor dibantu surya.
Efisiensi kolektor udara dibangkitkan karena laju aliran massa yang lebih tinggi
dari udara dan penggunaan alat penangkap uap dalam sistem. Kisaran efisiensi
kolektor udara, dengan dan tanpa dehumidifier, ditemukan sekitar 0,72-0,76
dan 0,42-0,48, masing-masing. Ia juga mengungkapkan bahwa efisiensi
evaporator-kolektor lebih tinggi dibandingkan dengan kolektor udara dan
meningkat dengan peningkatan laju aliran massa refrigeran. Efisiensi
maksimum evaporator-kolektor 0,87 terhadap efisiensi kolektor udara
Gambar 2.8.Skema diagram pengering pompa kalor dibantu surya dan
Gambar 2.9. Skematik diagram Pompa kalor dibantu pengeringan Surya
menggunakan kolektor surya multifungsi 126-128].
2.3.6.2 Sistem Pengering Pompa Kalor Hybrid terintegrasi Surya
(SAHPD)
Di negara-negara tropis seperti Malaysia yang memiliki
kelembaban relatif yang tinggi 70-90% menganggap setiap tahun
[121-123], masalah kelembaban, ketidakpastian cuaca dan intensitas
radiasi matahari yang tak terduga sangat tinggi [124], oleh karena itu,
pengering pompa kalor menggunakan kolektor panas matahari
multifungsi yang dirancang dan belajar di Universiti Kebangsaan
Malaysia (UKM) mempertimbangkan faktor-faktor di atas [125].
Sistem ini terdiri dari lima komponen utama: sistem kompresi uap
pompa kalor, kolektor panas matahari multifungsi, pengeringan ruang,
saluran udara dan kolektor surya saluran udara panas (Gambar 10.).
Kolektor panas matahari multifungsi melekat pada sistem yang
digunakan untuk mempertahankan kekuasaan dalam ruang pengering
dan juga untuk meningkatkan efisiensi sistem dan terdiri dari batang
aluminium dan sirip untuk mentransfer panas ke dan dari udara yang
melewatinya. Kolektor ditutupi oleh lembaran plastik transparan di
atas, dan terisolasi oleh karet busa di bagian bawah. Kolektor
multifungsi dirancang untuk beroperasi sebagai kolektor panas selama
jam sinar matahari dan sebagai evaporator selama jam malam atau
ketika radiasi matahari tidak cukup. Oleh karena itu, akan
meningkatkan efisiensi keseluruhan sistem dan juga memperpanjang
waktu operasi [126-128].
Empat set percobaan dilakukan di laboratorium dengan dan
tanpa kolektor panas matahari multifungsi, percobaan pertama
dilakukan dengan pompa kalor sebagai sumber panas untuk keperluan
menyediakan proses pengeringan lambat, tapi itu penyerap uap air
yang baik. Butuh 80 menit untuk meningkatkan suhu udara di ruang
pengering dari 30 sampai 40 0C. Selama periode tersebut, kelembaban
menurun dari 80% menjadi 45% (Gambar. 11) dan setelah 180 menit
operasi, kelembaban udara di evaporator menurun menjadi 24% dan
suhu udara di ruang pengering meningkat menjadi 47 0C. Percobaan
dilakukan pada tanpa beban pengeringan.
Percobaan kedua dilakukan dengan kolektor panas multifungsi
yang melekat pada sistem. Oleh karena itu panas tambahan dari energi
surya dikumpulkan untuk melengkapi aktivitas pengeringan. Sebuah
simulator surya dengan 12 benjolan halogen, dengan kapasitas 150W
masing-masing, digunakan dalam percobaan. Pada radiasi matahari
konstan 440 W / m2, suhu udara di ruang pengering meningkat 34-38
0
C di 20 menit. Jika sistem yang digunakan pompa kalor saja, butuh
waktu 25 menit untuk mencapai suhu yang sama. Menggabungkan dua
sumber panas akan membuat pengeringan lebih efisien, dan pada saat
yang sama, mengurangi daya yang digunakan untuk pompa kalor
Gambar 2.10 kapasitas pengeringan pompa kalor: mengurangi
kelembaban udara dari 80% menjadi 45%, dan meningkatkan suhu
udara dari 30 sampai 40 0C di 20 menit.
Gambar 2.11.Variasi suhu udara di ruang pengering dengan
menggunakan kolektor surya multifungsi di radiasi matahari dari 440
W / m2.
Percobaan ketiga dilakukan ketika kolektor termal bertindak
sebagai sistem pendingin, untuk mendinginkan udara sebelum
memasuki evaporator. Selama operasi, kolektor panas matahari
multifungsi ditutup untuk tidak membiarkan udara luar untuk masuk
ke sistem, dan simulator solar dimatikan. Sistem ini bekerja tanpa
tambahan panas dari radiasi matahari, karena itu hanya pompa panas
mempertahankan suhu udara di ruang pengering. Suhu udara di ruang
pengering adalah 55 0C dan kelembaban adalah 15% dan kelembaban
dalam kolektor panas matahari multifungsi ditemukan 20%. Ini berarti
bahwa kolektor memindahkan panas dari ruang pengeringan dan
membawanya ke ruang penguapan untuk proses penguapan (Gambar.
Gambar 2.12.Suhu dan kelembaban relatif udara dalam pengeringan
ketika kolektor surya bertindak sebagai pendingin.
Gambar 2.13Para kolektor panas matahari multifungsi sebagai
pendingin. Perhatikan bahwa daya untuk kompresor mulai meningkat
setelah 15 menit operasi.
Akhirnya, percobaan keempat dioperasikan di mana kolektor
termal bertindak sebagai pengeringan evaporator menguapkan udara
sebelum memasuki ruang pengering; percobaan dilakukan pada
ditetapkan pada 5-20 0C. Pendingin udara luar ruang pengering akan
mendinginkan batang aluminium dan sirip; air tersebut dalam udara
panas dengan kelembaban tinggi di ruang pengering akan kondensat.
Dengan kata lain kolektor termal bertindak sebagai evaporator untuk
menghapus bagian air dalam udara lembab dan panas di ruang
pengering (Gbr. 15).
Gambar 2.14Kolektor panas matahari multifungsi bertindak sebagai
evaporator (untuk kondensat air di ruang pengering).
Hasil awal dari karya eksperimental mengungkapkan bahwa
sistem ini ramah lingkungan dan dapat digunakan di mana saja di
negara empat musim. Sistem siap untuk pengeringan produk
berkualitas tinggi. Penelitian lebih lanjut sedang dilakukan pada sistem
untuk mempelajari kinerjanya dalam berbagai kondisi.
2.3.6.3 Sistem Pompa Kalor Kimia Terintegrasi Pengeringan Surya
Integrasi sistem panas matahari untuk pompa kalor kimia
(CHP) akan membantu memperluas pemanfaatan CHPs dan juga
untuk banyak aplikasi di daerah tropis [72].
Kerja energi surya di pompa kalor kimia yang telah dilaporkan
disimpulkan bahwa dalam sistem ini panas tidak memiliki kerugian
akibat perbedaan suhu [129], dan sumber suhu rendah seperti energi
panas matahari dapat ditingkatkan untuk memenuhi untuk memenuhi
persyaratan di tingkat yang lebih tinggi dengan reaksi eksotermis.
Kolektor surya yang terintegrasi langsung ke reaktor kimia tubular
bentuk U sebagai penerima / reaktor dikembangkan untuk
mereformasi metana [130].
Sebuah desain penyimpan energi berbasis amonia dan
transportasi tata surya termokimia telah dikembangkan menggunakan
katalis mengajukan tabung langsung iradiasi (receiver / reaktor). Studi
eksperimental menunjukkan bahwa tabung sederhana dan tabung
penukar kontra aliran panas yang memadai untuk memperoleh
efisiensi penyimpanan yang lebih tinggi [131].
Sebuah pompa kalor adsorpsi surya memanfaatkan pasangan
air-zeolit menggunakan lapisan zeolit diteruskan pada kawat stainless
steel gauzes yang telah dikembangkan. Mereka ditempatkan secara
vertikal di kolektor. Kolektor surya terdiri dari dua ruang berbeda.
Variasi COP surya untuk gradien termal (0-30 0C) adalah antara 0,06
dan 0,13 [132].
Di antara aplikasi surya membantu pompa kalor kimia , sistem
pengering belum dilaporkan sampai sekarang, tetapi baru-baru ini
surya membantu pengering pompa kalor kimia (SACHPD) telah
dirancang, dibuat dan diuji di Malaysia. Diagram skematik sistem
ditunjukkan pada Gambar. 15 [133]. Sistem ini terdiri dari empat
komponen rata-rata kolektor surya (diungsikan jenis tabung), tangki
penyimpanan, unit pompa panas kimia dan ruang pengering . Dalam
penelitian ini, tangki silinder dipilih sebagai tangki penyimpanan. Unit
pompa kalor kimia mengandung reaktor, evaporator dan kondensor.
kondensor atau evaporator. Reaktor mengandung garam yang bereaksi
dengan gas, reaksi yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
Gambar 2.15 Diagram skematik surya membantu pengering pompa
kalor kimia [133].
CaCl2 .2NH3 + 6NH3 CaCl2. 8NH3 + 6ΔHr
Ruang pengeringan berisi beberapa nampan untuk menahan bahan
pengeringan dan terekspos terhadap aliran udara.
Umumnya kerja pompa kalor kimia terjadi dalam dua tahap: adsorpsi
dan desorpsi. Tahap adsorpsi adalah tahap produksi dingin, dan ini diikuti
oleh tahap regenerasi, di mana dekomposisi berlangsung. Selama fase
produksi, perubahan amonia cair-gas menghasilkan dingin pada suhu rendah
dalam evaporator. Pada saat yang sama, reaksi kimia antara amonia gas dan
padat akan melepas panas reaksi pada suhu yang lebih tinggi. Udara yang
masuk dipanaskan oleh kondensasi refrigeran (amonia) dan memasuki
pengering inlet pada kondisi pengeringan dan mengaktifkan pengoperasian
pengeringan. Setelah proses pengeringan, bagian dari aliran udara lembab
meninggalkan ruang pengering dialihkan melalui evaporator, di mana ia
didinginkan, dan penurunan kadar uap air terjadi sebagai panas diberikan
mana ia dipanaskan oleh refrigeran kondensasi dan kemudian ke ruang
pengering. Bahan kering adalah serai.
Serangkaian percobaan telah dilakukan pada kondisi yang bervariasi
selama 2 hari untuk mengevaluasi kinerja surya membantu pengering pompa
kalor kimia di bawah kondisi meteorologi dari Malaysia. Dua hari
representatif untuk kondisi yang jelas dan berawan disajikan. Nilai rata-rata
per jam dari radiasi matahari untuk hari cerah dan berawan khas pada bulan
Desember untuk Malaysia menunjukkan (Gambar. 17), sedangkan nilai
rata-rata suhu lingkungan untuk hari-hari yang sama menunjukkan pada Gambar.
18.
Gambar 2.17 Suhu lingkungan rata di Malaysia pada bulan Desember
Nilai maksimum fraksi solar dari percobaan pada hari-hari cerah dan
berawan adalah 0,713 dan 0,322, masing-masing (Gambar 18.); sedangkan
koefisien kinerja CHP (COPh) nilai maksimum 2 dan 1,42 (Gambar. 19) yang
diperoleh dari percobaan pada hari-hari cerah dan berawan, masing-masing
Gambar 2.18. Sistem fraksi surya
Gambar 2.19 COP of SACHPD
Total output energi sistem dari percobaan pada hari yang cerah adalah
51 kWh terhadap 25 kWh pada hari berawan (Gbr. 20). Setiap pengurangan
energi pada kondensor sebagai akibat dari penurunan radiasi matahari akan
Gambar 2.20System power output.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengurangan energi di
kondensor sebagai akibat dari penurunan radiasi matahari akan menurunkan
koefisien kinerja serta efisiensi pengeringan [135,136].
2.4. Tren dimasa depan dalam penelitian dan pengembangan SAHPD
Pemanfaatan bebas dan energi terbarukan tenaga surya juga sebagai
sumber dasar adalah jalan ke depan dalam penelitian dan pengembangan
SAHPD. Ini memiliki beberapa keuntungan termasuk rendah karbon dan
kompatibilitas suhu menyimpan energi panas dan kemampuan untuk
memanfaatkan limbah panas dengan mengekstraksi panas dari mereka dan
kemudian mengompresi untuk menaikkan suhu secara signifikan, efisien
penggunaan energi panas untuk pengeringan aplikasi dapat diperoleh dengan
menggunakan sumber air, kimia dan pompa kalor geothermal sistem yang
ramah lingkungan.
Melihat ke arah masa depan teknologi SAHPD, mungkin untuk
mempertimbangkan tuntutan baru untuk efisiensi energi yang lebih baik ,
dampak lingkungan yang lebih rendah, dan pemanfaatan energi terbarukan
untuk pengeringan dan kualitas produk yang lebih baik dengan biaya total
teknik pengeringan adalah kebutuhan untuk menghasilkan produk berkualitas
lebih baik yang lebih tinggi melalui menempatkan. Tujuan ini dapat dicapai
dalam beberapa cara seperti menggunakan beberapa tahapan sumber udara
dibantu pengering pompa panas matahari yang dapat menghasilkan produk
yang berkualitas tinggi dikeringkan dengan biaya yang lebih rendah dengan
metode ini.
Komponen yang paling penting dalam SAHPD adalah kolektor surya.
Kedua kolektor udara dan air dapat digunakan. Inovasi dalam desain kolektor
surya sangat penting. Kinerja kolektor harus ditingkatkan dalam rangka
diterima untuk penggunaan komersial. Banyak penelitian telah dilakukan
terhadap peningkatan termal kinerja kolektor surya, tetapi kinerja berbagai
jenis kolektor surya berbasis air dan PV / T, tertutup kaca, permukaan selektif
sistem surya dibantu pompa kalor belum diselidiki. Banyak karya-karya
penelitian harus dilakukan di daerah ini untuk menyelidiki efek dari
penggunaan air kolektor surya berbasis, PV / T air berdasarkan pada
peningkatan Koefisien Kinerja (COP) dari pengering.
Sebagian besar proses energi surya memerlukan tambahan (yaitu,
biasa) sumber energi. Oleh karena itu, sistem membantu surya mencakup
peralatan surya serta biasa dan beban tahunan dipenuhi oleh kombinasi dari
satu sumber. Pada dasarnya, peralatan energi surya dibeli hari ini untuk
mengurangi tagihan bahan bakar hari esok [137]. Dari analisis
techno-ekonomi individu sistem pengeringan matahari dan pengering pompa kalor,
dapat disimpulkan bahwa karena panas laten yang lebih untuk pemulihan,
peningkatan kualitas produk, efisiensi energi dan hasil produk kering serta
jam operasi yang lebih, membayar biaya jangka waktu pengembalian sistem
SAHPD yang sangat berkurang. Dengan demikian, lebih banyak perhatian
harus diberikan untuk studi ekonomi sistem SAHPD untuk membuktikan
2.5. Kesimpulan
Dalam studi ini review dari beberapa literatur yang tersedia pada
sistem SAHPD dengan pandangan yang memungkinkan perbandingan yang
lebih mudah dari temuan yang diperoleh oleh berbagai peneliti telah
dilakukan. Namun, banyak pekerjaan penelitian masih perlu dilakukan untuk
aplikasi skala besar dalam industri serta untuk penggantian pengering biasa
dan pengering pompa kalor. Hasil studi dari sistem SAHPD menunjukkan
bahwa COP sistem ini bisa jauh lebih baik dari pengering pompa kalor
konvensional dan juga kualitas produk telah diperbaiki. Sistem SAHPD
sehubungan dengan kontrol kualitas produk, mengurangi konsumsi energi dan
mengurangi dampak lingkungan bisa sangat berguna. Untuk bahan panas
sensitif meningkatkan kontrol kualitas dapat dicapai karena suhu pengeringan
rendah dan bebas dari udara luar. Surya membantu pengering pompa kalor
menawarkan salah satu kemungkinan yang paling menguntungkan untuk
sistem pengeringan yang ramah lingkungan di masa depan. Sistem ini
berpotensi lebih efisien daripada pengering biasa. Selain itu, dalam sistem ini
mengurangi konsumsi energi dicapai karena koefisien kinerja yang tinggi dari
solar membantu pengering pompa kalor serta efisiensi termal yang tinggi dari
pengering saat dirancang dengan baik.
Sangat sedikit penelitian yang tersedia mengenai studi ekonomi,
kinerja, dan analisis exergi energi dan pemanfaatan berbagai jenis kolektor
sistem SAHPD. Oleh karena itu, upaya lebih lanjut harus dilakukan dalam
bidang ini dan integrasi gabungan teknologi energi terbarukan ke dalam
sistem pengeringan pompa kalor mungkin akan jauh lebih berkembang.
Tenaga surya membantu sistem pengering pompa kalor kimia juga
dapat menawarkan cara-cara praktis untuk pemanfaatan energi yang efektif
serta memperkenalkan sistem pengeringan ramah lingkungan karena
mengambil keuntungan dari limbah panas. Sistem ini berkelanjutan dan ramah
lingkungan karena memanfaatkan energi surya gratis dan disediakan aplikasi
Sebagai sistem pompa kalor geothermal yang memanfaatkan energi
lebih sedikit dari yang dihasilkannya, menggunakan energi bebas dari tanah
serta memiliki biaya operasional yang rendah, maka akan lebih hemat energi
jika energi surya menggabungkan sebagai sumber energi lain bebas dan
terbarukan untuk aplikasi domestik dan industri, terutama untuk sistem
pengeringan.
2.6Review jurnal-jurnal yang berkaitan dengan Pengering Pompa Kalor
2.6.1 Review of solar assisted heat pump drying systems for agricultural and marine
products
Oleh : Ronak Daghigh a,b,*, Mohd Hafidz Ruslan a, Mohamad
Yusof Sulaiman a, Kamaruzzaman Sopian a
Negara : Malaysia
Keyword : Heat pump, Coefficient of performance (COP), Solar energy,
Working fluid, Solar assisted heat pumps dryer (SAHPD), Chemical heat
pumps, Ground source heat pumps (GSHP)
Teknologi menggabungkan pompa kalor dan energi surya adalah
konsep yang sangat menarik. Hal ini dapat menghilangkan beberapa kesulitan
dan kerugian dari penggunaan sistem pengering tenaga matahari atau
semata-mata menggunakan pengering pompa kalor secara terpisah. Energy Surya
dibantu sistem pengering pompa kalor telah dipelajari dan diterapkan sejak
dekade terakhir dalam rangka meningkatkan kualitas produk di mana
diperlukan suhu rendah dan kondisi pengeringan terkendali dengan baik.
Makalah ini meninjau studi pada kemajuan dalam sistem pengeringan pompa
kalor matahari. Hasil dan observasi dari studi dibantu sistem pengering pompa
kalor matahari menunjukkan bahwa bahan panas sensitif; meningkatkan
kontrol kualitas, mengurangi konsumsi energi, koefisien kinerja yang tinggi
arah masa depan dalam R & D di bidang ini adalah penelitian lebih lanjut
mengenai analisis teoritis dan eksperimen serta untuk penggantian pengering
surya konvensional atau pengering pompa kalor dengan sistem yang dibantu
pengering pompa kalor matahari dan pengering pompa kimia dan panas bumi
dibantu surya yang harus menyajikan aplikasi teknologi hemat energi.
©_ 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.
2.6.2 A solar assisted heat pump drying system for grain in-store drying
Oleh : Haifeng LI, Yanjun DAI, Jianguo DAI, Xibo WANG, Lei WEI
Negara : China
Keywords : Solar energy, heat pump, airflow, in-store drying
Untuk biji-bijian di dalam tempat pengeringan, proses pengeringan
dibantu tenaga surya yang telah dikembangkan, terdiri dari satu set termasuk
pompa kalor dibantu surya , sistem ventilasi, pengaduk biji-bijian, dll Dengan
cara ini, konsumsi daya yang rendah, waktu siklus pendek dan keseragaman
kadar air dapat dicapai dibandingkan dengan metode konvensional. Sebuah
sistem pengering pompa kalor dibantu surya telah dirancang dan diproduksi
untuk lumbung yang praktis, dan kinerja konsumsi energi unit dianalisis.
Hasil analisis menunjukkan bahwa fraksi unit surya lebih tinggi dari 20%,
koefisien kinerja tentang sistem (COPS) adalah 5,19, dan tingkat ekstraksi
kelembaban tertentu (SMER) bisa mencapai 3.05 kg / kWh.
2.6.3
Experimental investigation on a solar assisted heat pump in-store
drying system
Oleh :Y. Li a,*, H.F. Li a, Y.J. Dai a, S.F. Gao b, Lei Wei b, Z.L. Li
b, I.G. Odinez c, R.Z. Wang a
Negara : China
Keywords : In-store drying, Grain, Solar air collector, Heat pump,
Equilibrium model
Pengering bertenaga surya adalah teknik yang ramah lingkungan
digunakan untuk mengeringkan biji-bijian. Sebuah sistem pengeringan baru di
dalam ruangan yang terdiri dari kolektor plat datar dengan fluida udara,
pompa kalor, kipas, saluran udara, dan pengaduk gandum diusulkan untuk
memanfaatkan penuh energi matahari dan untuk mengurangi konsumsi listrik.
Sebuah sistem demonstrasi dibangun dan diuji di Kunming, Cina. Data
eksperimen dibandingkan dengan hasil yang diperoleh dari simulasi
matematika. Data eksperimental dan simulasi menunjukkan bahwa sistem
pengering pompa kalor dibantu tenaga surya meningkatkan kinerja proses
pengeringan di dalam ruangan. Kenaikan suhu rata-rata 8,9 C untuk udara
masuk lumbung yang dicapai. Laju pengeringan meningkat dan keseragaman
kadar air gabah ditingkatkan. Selain itu, gandum dipertahankan dalam kualitas
yang baik dan berkurangnya tingkat konsumsi daya .
2.6.4 Experimental study on solar assisted heat pump system for heat supply
Oleh : Y.H. Kuang a, R.Z. Wang a,*, L.Q. Yu b
Negara : China
Keywords : Solar energy; Heat pump; Thermal storage; Coefficient of
performance
Dalam penelitian ini, sistem pompa kalor yang dibantu energi surya
yang sederhana dan biaya yang efektif (SAHP) dengan kolektor pelat datar,
tangki sumber air penyimpanan air panas dan pompa kalor telah diusulkan.
Kinerja termal dari seluruh sistem dan komponen utama telah diselidiki secara
eksperimental selama musim pemanas 2000-2001 di China utara . Dari data
eksperimen diperoleh, beberapa kesimpulan penting dan saran telah diperoleh,
yang dapat membantu dalam desain dasar dan perbaikan sistem SAHP untuk
pengguna potensial.
©_ 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.
2.6.5 Modeling of a solar and heat pump sludge drying system
Oleh : R. Slim*, A. Zoughaib, D. Clodic
Negara : Prancis
Keywords : Heat pump, Greenhouse, Modelling, Simulation, Drying, Waste water, Sludge
Sebuah model yang diselipkan quasistatic telah dikembangkan untuk
mengevaluasi kinerja sistem pengeringan lumpur di rumah kaca dibantu oleh
pompa kalor yang disebut '' Solar dan Pompa Kalor Sistem Pengeringan
Sludge'' (S & HPSDS). Model ini seluruhnya berasal dari hukum kekekalan
massa, energi, momentum dan persamaan negara serta korelasi perpindahan
musiman sistem. Model ini dapat digunakan untuk berbagai tujuan; makalah
ini berfokus pada evaluasi suhu pemanasan mengarah ke thermo-ekonomi
yang optimal sepanjang tahun dalam hal konsumsi energi.
©_ª 2008 Elsevier Ltd and IIR. All rights reserved.
2.6.6 Performance analysis of solar-assisted chemical heat-pump dryer
Oleh : M.I. Fadhel a,b,⇑, K. Sopian a, W.R.W. Daud a
Negara : Malaysia
Keywords : Evacuated tubes collector efficiency; Solar fraction; Chemical
heat pump; Coefficient of performance; Drying
Sebuah pengering pompa kalor kimia yang dibantu energi surya telah
dirancang, dibuat dan diuji. Kinerja sistem telah dipelajari di bawah kondisi
meteorologi dari Malaysia. Sistem ini terdiri dari empat komponen utama:
kolektor surya (dievakuasi jenis tabung), tangki penyimpanan, unit pompa
kalor kimia padat-gas dan pengering ruangan. Sebuah unit pompa kalor kimia
padat-gas terdiri dari reaktor, kondensor dan evaporator. Reaksi yang
digunakan dalam penelitian ini (CaCl2-NH3). Sebuah simulasi telah
dikembangkan, dan hasilnya diperkirakan dibandingkan dengan yang
diperoleh dari eksperimen. Efisiensi maksimum untuk tabung dievakuasi
kolektor surya dari 80% sudah diprediksi terhadap percobaan maksimum
74%. Nilai maksimum fraksi solar dari simulasi dan percobaan yang
masing-masing, 0,795 dan 0,713, sedangkan koefisien kinerja pompa kalor kimia
(COPh) nilai maksimum masing-masing 2,2 dan 2 yang diperoleh dari
simulasi dan percobaan, . Hasil menunjukkan bahwa pengurangan energi pada
kondensor sebagai akibat dari penurunan radiasi matahari akan menurunkan
koefisien kinerja pompa kalor kimia serta menurunkan efisiensi pengeringan.
2.6.7 Performance of evaporator-collector and air collector in solar assisted heat pump dryer
Oleh : M.N.A. Hawlader *, S.M.A. Rahman, K.A. Jahangeer
Negara : Singapur
Keywords : Heat pump; Solar drying; Evaporator-collector; Air collector;
Performance of collectors
Sebuah pengering pompa kalor dibantu energi surya telah dirancang,
dibuat dan diuji. Makalah ini menyajikan kinerja evaporatorcollector dan
kolektor udara saat dioperasikan pada kondisi meteorologi yang sama.
prosedur standar ASHRAE untuk pengujian kolektor telah diikuti.
Evaporator-kolektor dari pompa panas bertindak langsung sebagai kolektor
surya, dan suhu pendingin di inlet ke evaporator-kolektor selalu tetap di
bawah suhu lingkungan. Karena penolakan memanaskan masuk akal dan laten
udara di dehumidifier, suhu pada saluran masuk ke kolektor udara lebih
rendah dari udara ambien. Oleh karena itu, efisiensi termal kolektor udara
juga meningkat karena pengurangan kerugian dari kolektor. Efisiensi dari
evaporatorcollector dan kolektor udara ditemukan bervariasi antara 0,8-0,86
dan 0,7-0,75, masing-masing, ketika dioperasikan pada kondisi meteorologi
Singapura.
©_ 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.
2.6.8 Solar heat pump drying and water heating in the tropics
Oleh : M.N.A. Hawlader *, K.A. Jahangeer
Negara : Singapur
Keywords : Heat pump; Drying; Coefficient of performance; Solar
Dalam penelitian ini, kinerja pengering pompa kalor dibantu energi
surya dan pemanas air telah diteliti. Sebuah program simulasi telah
dikembangkan. Hasil prediksi dibandingkan dengan yang diperoleh dari
eksperimen dalam kondisi meteorologi Singapura. Sebuah koefisien kinerja
(COP) nilai 7.0 untuk kecepatan kompresor 1800 rpm diamati. Efisiensi
kolektor maksimum 0,86 dan 0,7 telah ditemukan masing-masing
evaporator-kolektor dan evaporator-kolektor udara . Nilai dari tingkat ekstraksi kelembaban tertentu
(SMER) 0,65 Telah diperoleh dengan beban 20 kg dan kecepatan kompresor
1200 rpm. Hasilnya menunjukkan bahwa total waktu pengeringan produk
menurun dengan meningkatnya potensi pengeringan. Pengeringan potensi
berbanding lurus dengan laju aliran udara, temperatur udara dan berbanding
terbalik dengan kelembaban relatif udara. Tiga parameter penting yang
mempengaruhi kinerja sistem yang radiasi matahari, kecepatan kompresor dan
beban total ditempatkan di ruang pengering. Kedua SMER dan COP menurun
dengan peningkatan kecepatan kompresor.
©_ 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.
2.6.9 Solar-assisted heat-pump dryer and water heater
Oleh : M.N.A. Hawlader*, S.K. Chou, K.A. Jahangeer, S.M.A. Rahman,
Eugene Lau K. W.
Negara : Singapur
Keywords : Heat pump; Drying; Coefficient of performance; Solar
fraction
Pengering pompa kalor dan pemanas air yang dibantu energi surya
telah dirancang, dibuat dan diuji. Kinerja sistem telah diteliti di bawah kondisi
meteorologi Singapura. Sistem ini terdiri dari kompresor yang bekerja
bolak-balik dengan variabel kecepatan , kolektor evaporator, tangki penyimpanan,
dehumidifier, dan kolektor udara. Sistem pengeringan dirancang sedemikian
rupa sehingga beberapa komponen dapat diisolasi tergantung pada pola cuaca
dan kondisi penggunaan. Media pengeringan yang digunakan adalah udara
dan ruang pengering dikonfigurasi untuk melakukan sejumlah pengeringan
biji-bijian makanan. Sebuah program simulasi dikembangkan menggunakan
bahasa Fortran untuk mengevaluasi kinerja sistem dan pengaruh variabel yang
berbeda. Indeks kinerja yang dianggap mengevaluasi kinerja sistem adalah:
Surya Fraksi (SF) dan Koefisien Kerja (COP) dengan dan tanpa pemanas air.
Nilai-nilai COP, diperoleh dari simulasi dan percobaan yang masing-masing
7.0, dan 5.0, sedangkan fraksi solar (SF) nilai masing-masing 0,65 dan 0,61
yang diperoleh dari simulasi dan percobaan.
©# 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.
2.6.10 Thermal performance analysis of a direct-expansion solar-assisted heat pump water heater
Oleh : X.Q. Kong a,*, D. Zhang b, Y. Li a, Q.M. Yang a
Negara : China
Keywords : Solar-assisted heat pump, Direct-expansion, Water heater ,Coefficient of performance, Collector efficiency.
Sebuah pompa kalor mengekspansi langsung yang dibantu energi
matahari untuk pemanas air (DX-SAHPWH) menjelaskan, yang dapat
menyediakan air panas untuk keperluan rumah tangga sepanjang tahun.
Sistem ini terutama mempekerjakan kolektor plat datar / evaporator dengan
luas permukaan 4,2 m2, sebuah kompresor listrik berputar yang bertipe kedap
, tangki air panas dengan volume 150 L dan katup ekspansi termostatik. R-22
digunakan sebagai fluida kerja dalam sistem. Sebuah model simulasi
berdasarkan pendekatan parameter yang disamakan dan didistribusikan
dikembangkan untuk memprediksi kinerja termal dari sistem. Mengingat
parameter struktur, parameter meteorologi, langkah waktu dan suhu air akhir,
model numerik dapat parameter operasional output, seperti kapasitas panas,
pengukuran eksperimental menunjukkan bahwa model mampu memberikan
prediksi yang memuaskan. Pengaruh berbagai parameter, termasuk radiasi
matahari, suhu lingkungan, kecepatan angin dan kecepatan kompresor, telah
dianalisis pada kinerja termal dari sistem.
©_ 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.
2.6.11 Thin-layer solar drying characteristics of rough rice under natural convection
Oleh : M.A. Basunia a, T. Abe b,* Negara : Bangladesh
Keywords : Rough rice; Thin-layer; Solar dryer; Natural convection
Percobaan pengeringan surya dengan Lapisan tipis dilakukan di
Matsuyama, Jepang, dengan butiran padi. Kisaran suhu udara rata-rata
pengeringan adalah 22,3 ± 34,9 ° C, dan kelembaban relatif adalah antara
34,5% dan 57,9%. Isi air awal berada di kisaran 37,07 ± 37,69% basis kering.
Sebuah mode campuran pengering konveksi alami gabah dengan energi
matahari digunakan untuk percobaan ini. Data berat sampel dan kemarau dan
temperatur bola basah udara pengeringan dicatat terus menerus dari pagi
hingga sore untuk setiap tes. Data pengeringan kemudian dipasang ke model
Page, berdasarkan rasio dari perbedaan-perbedaan di antara kadar air awal dan
akhir dan kadar air keseimbangan (EMC). Model ini memberikan cocok untuk
kadar air dengan standard error rata-rata 0,00387 basis kering. Kedua
parameter pengeringan N dan K adalah fungsi linear dari suhu dan
kelembaban relatif. Persamaan pengeringan single-layer ini dapat digunakan
untuk simulasi tempat pengeringan dalam beras kasar dalam jenis
campuran-mode konveksi alami pengering surya.
